(57)【要約】【課題】油圧回転機械において、ポンプを駆動する駆動源の負荷の増大を応答性よく防止するとともに、消費エネルギを有効に低減することである。【解決手段】ポンプユニットは、油圧ポンプ７４(８２)と、油圧ポンプ７４(８２)の可動斜板９０の斜板角度を制御するサーボ機構９２(９６)と、可動斜板９０の斜板角の増大を規制するピストン移動規制機構２４８とを含む。ピストン移動規制機構２４８は、外側シリンダ２５８と、外側シリンダ２５８内に軸方向の摺動可能に設けられ、一端部をサーボピストン１００の軸方向端面に対向させた制御ピストン２５２と、制御ピストン２５２が制御バネ２５４の付勢力に抗してサーボピストン１００に近づくように、作動油圧力を制御ピストン２５２の他端側に導入する圧力導入路２５６とを含む。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動斜板を備える可変容量型の油圧回転機械であって、
ケースの内部に設けられ、前記可動斜板の斜板角度を制御する油圧サーボ機構であって、前記ケースに設けられたサーボシリンダと、前記サーボシリンダ内に軸方向の摺動可能に設けられ、前記可動斜板と連動するサーボピストンとを含み、前記サーボピストンの軸方向の移動により前記油圧回転機械の容量を変化させる前記油圧サーボ機構と、
前記可動斜板の斜板角の増大を規制するピストン移動規制機構であって、前記ケースまたは前記ケースに固定された固定部材の内側に設けられた規制シリンダと、前記規制シリンダ内に軸方向の摺動可能に設けられ、一端部を前記サーボピストンの軸方向端面に対向させた制御ピストンと、前記ケースまたは前記固定部材と前記制御ピストンとの間に設けられ、前記制御ピストンを、前記制御ピストンの一端部が前記サーボピストンから離れる方向に付勢する付勢部材と、前記制御ピストンが前記付勢部材の付勢力に抗して前記サーボピストンに近づくように、作動油圧力を前記制御ピストンの他端側に導入する規制用圧力導入路とを含むピストン移動規制機構とを備えることを特徴とする油圧回転機械。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧回転機械において、
前記ケースに設けられた可変容量ポンプ及びバランスピストン機構を備え、アクチュエータとクローズドセンター型のアクチュエータ切換弁とを含む油圧回路を構成する油圧ポンプユニットとして使用され、
前記可変容量ポンプは、前記可動斜板を有し、前記アクチュエータに、前記アクチュエータ切換弁を介して作動流体を供給するために使用され、
前記バランスピストン機構は、前記油圧サーボ機構の前記サーボピストンに接続され、かつ、バランスシリンダ内で軸方向摺動可能に設けられるピストン本体と、前記バランスシリンダの軸方向一端側に設けられた第一受圧室と、前記バランスシリンダの軸方向他端側に設けられた第二受圧室及び第三受圧室とを含み、
前記第一受圧室は、前記可変容量ポンプからの吐出後で前記アクチュエータ切換弁の通過前の一次側の作動油圧力（ＰP）を導入され、
前記第二受圧室は、前記アクチュエータ切換弁を通過後の二次側の作動油圧力（ＰL）を導入され、
前記第三受圧室は、前記アクチュエータ切換弁の作用位置での定常状態で、前記アクチュエータ切替弁の通過前後に生じる作動油差圧に相当し、予め設定される設定圧力（ΔＰLS）を導入され、
前記規制用圧力導入路を通じて、前記制御ピストンが前記付勢部材の付勢力に抗して前記サーボピストンに近づくように、前記可変容量ポンプからの吐出後で前記アクチュエータ切換弁の通過前の一次側の作動油圧力（ＰP）が前記制御ピストンの他端側に導入されることを特徴とする油圧回転機械。
【請求項３】
請求項１に記載の油圧回転機械において、
前記ケースに設けられる油圧ポンプ及び油圧モータを備え、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの少なくともいずれか一方が前記可動斜板を有する可変容量型である油圧式無段変速装置として使用され、
前記油圧サーボ機構は、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの少なくとも一方の前記可動斜板の傾斜角度を制御し、前記可動斜板に連動連結される変速駆動部材を変速操作レバーの操作により移動させるように構成され、
前記油圧ポンプと前記油圧モータとを接続する閉回路であって、前進時に高圧側となる前進側メイン油路と、後進時に高圧側となる後進側メイン油路とを含む前記閉回路を備え、
前記規制用圧力導入路を通じて、前記制御ピストンが前記付勢部材の付勢力に抗して前記サーボピストンに近づくように、前記前進側メイン油路及び前記後進側メイン油路のうち高圧側の前記メイン油路からの作動油圧力が前記制御ピストンの他端側に導入されることを特徴とする油圧回転機械。
【請求項４】
可動斜板を含む可変容量型の可変容量ポンプを備える油圧回転機械であって、
ケースの内部に設けられ、前記可動斜板の斜板角度を制御する油圧サーボ機構であって、前記ケースに設けられたサーボシリンダと、前記サーボシリンダ内に軸方向の摺動可能に設けられ、前記可動斜板と連動するサーボピストンとを含み、サーボピストンの一端側と他端側とに形成した前記サーボシリンダの第一油室及び第二油室のいずれかに選択的に作動油を導入することにより前記サーボピストンが軸方向へ移動して前記油圧回転機械の容量を変化させる前記油圧サーボ機構と、
前記サーボシリンダへの作動油を供給する固定容量ポンプと、
さらに、前記可動斜板の斜板角の増大を規制するピストン移動規制機構であって、前記作動油の導入により前記サーボピストンを容量小方向に移動させる第一油室に対して前記固定容量ポンプの吐出側を通じさせる接続路と、前記接続路に設けられ、パイロット圧が所定圧以上で前記接続路を接続し、前記パイロット圧が所定圧未満で前記接続路を遮断するパイロット式切換弁とを含む前記ピストン移動規制機構を備え、
前記パイロット式切換弁のパイロット圧として前記可変容量ポンプから吐出後の作動油圧力が導入されることを特徴とする油圧回転機械。
【請求項５】
請求項４に記載の油圧回転機械において、
前記ケースに設けられた可変容量ポンプ及びバランスピストン機構を備え、アクチュエータとクローズドセンター型のアクチュエータ切換弁とを含む油圧回路を構成する油圧ポンプユニットとして使用され、
前記可変容量ポンプは、前記可動斜板を有し、前記アクチュエータに、前記アクチュエータ切換弁を介して作動流体を供給するために使用され、
前記固定容量ポンプは、前記可変容量ポンプと作動的に連結され、
前記バランスピストン機構は、前記可変容量ポンプの容量を変化させる可動斜板の操作部である前記油圧サーボ機構に対し接続され、かつ、バランスシリンダ内で軸方向摺動可能に設けられるピストン本体と、前記バランスシリンダの軸方向一端側に設けられた第一受圧室と、前記バランスシリンダの軸方向他端側に設けられた第二受圧室及び第三受圧室とを含み、
前記第一受圧室は、前記可変容量ポンプからの吐出後で前記アクチュエータ切換弁の通過前の一次側の作動流体圧力（ＰP）を導入され、
前記第二受圧室は、前記アクチュエータ切換弁を通過後の二次側の作動流体圧力（ＰL）を導入され、
前記第三受圧室は、前記アクチュエータ切換弁の作用位置での定常状態で、前記アクチュエータ切替弁の通過前後に生じる作動流体差圧に相当し、予め設定される設定圧力（ΔＰLS）を導入され、
前記可変容量ポンプからの吐出後で前記アクチュエータ切換弁の通過前の一次側の作動油圧力（ＰP）が前記パイロット式切換弁のパイロット圧として導入されることを特徴とする油圧回転機械。
【請求項６】
請求項４に記載の油圧回転機械において、
前記ケースに設けられる油圧ポンプ及び油圧モータを備え、前記油圧ポンプは前記可動斜板を有する前記可変容量ポンプである油圧式無段変速装置として使用され、
前記油圧サーボ機構は、前記可変容量ポンプの前記可動斜板の傾斜角度を制御し、前記可動斜板に連動連結される変速駆動部材を変速操作レバーの操作により移動させるように構成され、
前記可変容量ポンプと前記油圧モータとを接続する閉回路であって、前進時に高圧側となる前進側メイン油路と、後進時に高圧側となる後進側メイン油路とを含む前記閉回路を備え、
前記可変容量ポンプから吐出後の作動油圧力であって、前記前進側メイン油路及び前記後進側メイン油路のうち高圧側の前記メイン油路を介して供給される前記作動油圧力が前記パイロット式切換弁のパイロット圧として導入されることを特徴とする油圧回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、油圧ポンプユニットまたは油圧式無段変速装置として使用される油圧回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から例えば対地作業車両であるバックホーと呼ばれる掘削作業機では、旋回部である上部構造に、アーム、ブーム、及びバケットやフォーク等を含む掘削部を設け、掘削部を油圧シリンダ等の油圧アクチュエータで作動させることによって掘削作業を可能としている。例えば、特許文献１には、油圧操作装置を含むバックホーが記載されている。
【０００３】
特許文献１の掘削作業機の場合、ブームと旋回台との間に設けたブームシリンダ、アームと別のブームとの間に設けたアームシリンダ、アームとバケットとの間に設けたバケットシリンダ、及びクローラ式走行装置に設けたモータをそれぞれ備える。各シリンダ及びモータは、アクチュエータに相当する。例えば、ブームシリンダの伸縮によりブームを上下回動可能としている。また、第一から第四の油圧ポンプを含む油圧ポンプユニットが設けられており、エンジンの出力軸に第一から第四の油圧ポンプが並列に駆動できるように連結されている。第一油圧ポンプ及び第二油圧ポンプの吐出側にモータが接続されている。第一油圧ポンプの吐出側にブーム切換バルブ等のアクチュエータ切替弁が接続されている。第三油圧ポンプの吐出側にアーム切換バルブ等のアクチュエータ切換弁が接続されている。各切換弁は、パイロット式で、それぞれの操作部はパイロット油路を介してパイロットバルブと接続されている。パイロットバルブは操作レバーの回動によって切り換え、油圧シリンダを作動できるようにしている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１の他に特許文献２から７がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２０５６６号公報
【特許文献２】特開２００７−９２８０３号公報
【特許文献３】特開２０００−３１９９４２号公報
【特許文献４】特許第３７５２３２６号公報
【特許文献５】特公平４−９９２２号公報
【特許文献６】特開平６−１０８２７号公報
【特許文献７】特開２００７−１００３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、可変容量ポンプを可動斜板式とし、その図２に示されるように可動斜板の操作力を軽減するために、ポンプケース内部の可動斜板に対して油圧ピストン機構等の斜板操作部を設けることが記載されている。
【０００６】
ただし、特許文献１に記載された油圧回転機械に対応する油圧ポンプユニットでは、可変容量ポンプをエンジンまたは電動機である駆動源により駆動しているが、駆動源の負荷の増大を応答性よく防止するとともに、駆動源の消費エネルギを有効に低減する面から改良の余地がある。例えば、ポンプにより油圧を供給し、駆動するアクチュエータの負荷が過度に高いとエンジンがエンストする等、駆動源の使用に不都合が生じる可能性がないとはいえない。このため、負荷の増大を応答性よく防止するとともに、消費エネルギを有効に低減する面から改良の余地がある。
【０００７】
また、上記では油圧回転機械が、可動斜板を備える可変容量型の油圧ポンプユニットである場合の不都合を説明したが、油圧回転機械として、特許文献２のように、ケースに油圧ポンプ及び油圧モータが設けられ、少なくとも油圧ポンプが可動斜板を有する可変容量型の油圧式無段変速装置を使用する場合もある。このような油圧式無段変速装置の場合も、油圧ポンプをエンジンにより駆動しているが、エンジンの消費エネルギの低減を図るとともに、エンジンの負荷の増大防止を応答性よく図る面から改良の余地がある。例えば、特許文献２の構成では、少なくとも一方が可変容量型の可動斜板式である油圧ポンプと油圧モータとを備え、それぞれに対応して油圧サーボ機構が設けられている。また、油圧ポンプと油圧モータとは、閉回路のメイン油路により接続されている。各油圧サーボ機構は、ピストンと、ピストン内部に摺動自在に嵌装されたサーボスプールとを含み、サーボスプールの外周に設けられた溝に変速駆動部材である変速駆動ピンの端部が嵌合されている。また、ケースに設けられたサーボシリンダ内にピストンが摺動自在に収納され、ピストンの側面に、可動斜板から突設されるピン軸が嵌合され、可動斜板に変速駆動部材が連動連結されている。また、変速駆動ピンに変速操作レバーが連動連結されている。さらに、油圧ポンプ及び油圧モータのそれぞれに対応して負荷制御機構が設けられている。各負荷制御機構は、メイン油路の作動油が吸排される制御用シリンダと、制御用シリンダに摺動自在に挿入され、対応する変速駆動ピンと係合する制御用スプールとを有する。制御用シリンダ内で制御用スプールの片側にメイン油路が連通され、負荷制御時に、メイン油路からの圧油力により制御用ピンを押圧し、制御用ピンと対向する制御用スプールが押圧され、変速駆動ピンを移動させることで、可動斜板の斜板角度を制御するとされている。
【０００８】
ただし、このように負荷制御機構を設ける特許文献２に記載された構成の場合でも、負荷制御機構の制御用スプールを介してサーボシリンダを移動させるので、エンジンの負荷が高い場合に負荷の増大を応答性よく防止する面から改良の余地がある。負荷の増大を応答性よく防止できないと、燃費低減を有効に図ることができない可能性がある。
【０００９】
このような課題を解決できる手段は、特許文献１から７のいずれにも開示されていない。このように、特許文献１から７に記載された技術では、負荷の増大を応答性よく防止するとともに、消費エネルギを有効に低減する面から改良の余地がある。
【００１０】
本発明に係る油圧回転機械の目的は、ポンプを駆動する駆動源の負荷の増大を応答性よく防止するとともに、消費エネルギを有効に低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る第１の油圧回転機械は、可動斜板を備える可変容量型の油圧回転機械であって、ケースの内部に設けられ、前記可動斜板の斜板角度を制御する油圧サーボ機構であって、前記ケースに設けられたサーボシリンダと、前記サーボシリンダ内に軸方向の摺動可能に設けられ、前記可動斜板と連動するサーボピストンとを含み、前記サーボピストンの軸方向の移動により前記油圧回転機械の容量を変化させる前記油圧サーボ機構と、前記可動斜板の斜板角の増大を規制するピストン移動規制機構であって、前記ケースまたは前記ケースに固定された固定部材の内側に設けられた規制シリンダと、前記規制シリンダ内に軸方向の摺動可能に設けられ、一端部を前記サーボピストンの軸方向端面に対向させた制御ピストンと、前記ケースまたは前記固定部材と前記制御ピストンとの間に設けられ、前記前記制御ピストンを、前記制御ピストンの一端部が前記サーボピストンから離れる方向に付勢する付勢部材と、前記制御ピストンが前記付勢部材の付勢力に抗して前記サーボピストンに近づくように、作動油圧力を前記制御ピストンの他端側に導入する規制用圧力導入路とを含むピストン移動規制機構とを備えることを特徴とする油圧回転機械である。
【００１２】
本発明に係る第１の油圧回転機械によれば、可動斜板と連動するサーボピストンに対向させる制御ピストンと、制御ピストンを付勢部材の付勢力に抗してサーボピストンに近づくように、作動油圧力を制御ピストンのサーボピストンとは反対側の他端側に導入する規制用圧力導入路とを含む。このため、作動油圧力として油圧回転機械の負荷の増大に応じて高圧となる圧力を規制用圧力導入路を通じてサーボピストンの他端側に導入することで、可動斜板の傾転角の範囲を規制できる。したがって、ポンプを駆動する駆動源の負荷の増大を応答性よく防止できるとともに、消費エネルギを有効に低減できる。
【００１３】
また、本発明に係る第２の油圧回転機械は、可動斜板を含む可変容量型の可変容量ポンプを備える油圧回転機械であって、ケースの内部に設けられ、前記可動斜板の斜板角度を制御する油圧サーボ機構であって、前記ケースに設けられたサーボシリンダと、前記サーボシリンダ内に軸方向の摺動可能に設けられ、前記可動斜板と連動するサーボピストンとを含み、サーボピストンの一端側と他端側とに形成した前記サーボシリンダの第一油室及び第二油室のいずれかに選択的に作動油を導入することにより前記サーボピストンが軸方向へ移動して前記油圧回転機械の容量を変化させる前記油圧サーボ機構と、前記サーボシリンダへの作動油を供給する固定容量ポンプと、さらに、前記可動斜板の斜板角の増大を規制するピストン移動規制機構であって、前記作動油の導入により前記サーボピストンを容量小方向に移動させる第一油室に対して前記固定容量ポンプの吐出側を通じさせる接続路と、前記接続路に設けられ、パイロット圧が所定圧以上で前記接続路を接続し、前記パイロット圧が所定圧未満で前記接続路を遮断するパイロット式切換弁とを含む前記ピストン移動規制機構を備え、前記パイロット式切換弁のパイロット圧として前記可変容量ポンプから吐出後の作動油圧力が導入されることを特徴とする油圧回転機械である。
【００１４】
本発明に係る第２の油圧回転機械によれば、負荷の増大により可変容量ポンプから吐出後の作動油圧力が高くなった場合に、パイロット式切換弁が接続路を接続し、固定容量ポンプから吐出後の作動油圧力が第一油室に導入される。第一油室は、作動油圧力が導入されることで、可動斜板と連動するサーボピストンを容量小方向に移動させる。このため、可動斜板と連動するサーボピストンが容量小方向に移動し、ポンプを駆動する駆動源の負荷の増大を応答性よく防止できるとともに、消費エネルギを有効に低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る油圧回転機械によれば、ポンプを駆動する駆動源の負荷の増大を応答性よく防止できるとともに、消費エネルギを有効に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の油圧回転機械であるポンプユニットを含む作業車両である掘削作業機の略図である。
【図２】図１の掘削作業機を構成する機器収容部内部に設けた複数の装置を、一部を省略して示す平面図である。
【図３】図１の掘削作業機の油圧回路の全体図である。
【図４】第１の実施の形態のポンプユニットの基本構成を示す図である。
【図５】同じくポンプユニットの基本構成の横断断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図６からポートブロックを取り出して、図６の左側から右側に見た図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】一部を省略して示す、図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】図６の左側から右側に見た図である。
【図１１】図６の上側から下側に見た図である。
【図１２】図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図１３】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】回転角度検出用レバーの取付状態を示す、図１１から回転角度センサ及びセンサ支持部材を省略した状態を示す図である。
【図１５】図５のポンプユニットの基本構成において、サーボ機構及びバランスピストン機構の作動を説明するための図である。
【図１６】第１実施形態のポンプユニットの具体的構成において、図１５に対応する図である。
【図１７】本発明に係る第２実施形態の油圧回転機械である無段変速装置を構成するサーボ機構を含む、無段変速装置の油圧回路を示す図である。
【図１８】本発明に係る第３実施形態のポンプユニットを示す、図１５に対応する図である。
【図１９】本発明に係る第４実施形態の油圧回転機械である無段変速装置を構成するサーボ機構を含む、無段変速装置の油圧回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図１６は、本発明に係る第１の実施の形態を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の油圧回転機械であるポンプユニットを含む作業車両である、掘削作業機１０は、左右一対のクローラベルトを含む走行装置１２と、走行装置１２の中央部に配置された回転台１４と、回転台１４の中心部に設けられた旋回モータ１６と、走行装置１２の上側に、回転台１４により、上下方向の旋回軸Ｏ（図２）を中心に旋回可能に取り付けた旋回部である上部構造１８とを備える。なお、本発明の油圧回転機械は、このような掘削作業機１０に搭載して使用する構成に限定するものではなく、作動油等の作動流体により駆動するモータ等、種々のアクチュエータを含む装置に使用できる。例えば、２の油圧モータで左右の車輪を独立駆動し掘削作業機を機体後部に搭載する農用トラクタ等の作業車両に本発明に係る油圧回転機械を搭載して使用することもできる。また、以下では、ポンプユニットが２つの油圧ポンプを備える場合を説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、１つまたは３つ以上の油圧ポンプを備えるポンプユニットに、本発明を適用することもできる。
【００１８】
図１に示すように、上部構造１８は、上側に設けられて、蓋部により開口部を塞ぐ機器収容部２０を含む。機器収容部２０の内部に、駆動源であるエンジン２２、ポンプユニット２４、複数の方向制御弁２６ａ，２６ｂ、及び複数の切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂが設けられている。また、機器収容部２０の上部外側に運転席３０が設けられている。運転席３０の前側及び左右片側または両側に、切換用パイロット弁と連係する操作レバーやペダル等の操作子３２が設けられている。
【００１９】
上部構造１８は、旋回モータ１６により、走行装置１２に対し上下方向の旋回軸Ｏ（図２）を中心に回動可能としている。また、走行装置１２に備えられる左右のクローラベルト２４０，２４２は、それぞれに対応する２の走行用モータ３４ａ、３４ｂ（図２）により車両の前進側または後進側に回転可能である。すなわち、左右のクローラベルトは、アクチュエータである、左右の走行用モータ３４ａ、３４ｂにより互いに独立して駆動される。また、走行装置１２の後側（図１の右側）に排土板であるブレード３６が取り付けられており、ブレード３６は、ブレードシリンダ３８（図２）の伸縮により上下に回動可能に、走行装置１２に支持されている。
【００２０】
上部構造１８の前部（図１の左部）に掘削部４０が取り付けられている。掘削部４０の下端部は、揺動支持部４２に支持されている。図２に示すように、揺動支持部４２は、上部構造１８の前部に、上下方向（図２の裏表方向）の軸４４を中心に回動可能である。揺動支持部４２と上部構造１８との間にスイングシリンダ４６が設けられている。図１に示すように、揺動支持部４２に、掘削部４０のブーム４８が、水平方向の軸５０を中心に揺動可能に支持されている。
【００２１】
掘削部４０は、ブーム４８と、ブーム４８の先端に上下回動可能に支持されたアーム５２と、アーム５２の先端に上下回動可能に支持されたバケット５４とを含む。ブーム４８の中間部と揺動支持部４２との間にブームシリンダ５６が取り付けられ、ブームシリンダ５６の伸縮によりブーム４８を上下回動可能としている。
【００２２】
ブーム４８の中間部とアーム５２の端部との間に、アームシリンダ５８が取り付けられ、アームシリンダ５８の伸縮によりアーム５２を、ブーム４８に対し回動可能としている。また、アーム５２の端部とバケット５４に連結したリンクとの間にバケットシリンダ６０が取り付けられ、バケットシリンダ６０の伸縮によりバケット５４をアーム５２に対し回動可能としている。図２に示すように、スイングシリンダ４６の伸縮により、掘削部４０（図１）全体を左右にスイング可能としている。ブームシリンダ５６、アームシリンダ５８、及びバケットシリンダ６０のそれぞれは、掘削部４０の昇降用シリンダである。
【００２３】
機器収容部２０に、エンジン２２と、エンジン冷却用のラジエータ６４と、エンジン２２に結合したポンプユニット２４と、ポンプユニット２４から作動流体である作動油を供給可能とする複数（本例の場合は８）の方向制御弁を含むバルブユニット６６と、油タンク６８と、エンジン用の燃料タンク（図示せず）とを配置している。ポンプユニット２４は、エンジン２２のフライホイール側に結合するギヤケース７０と、切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂ（図１）に作動油を供給するためのパイロットポンプである、ギヤポンプ７２とを含む。なお、上部構造１８は、上記のような構成に限定するものではなく、例えば、上部構造の左右方向片側に運転席を設けるとともに、左右方向他側に油タンクやエンジン、ポンプユニット等を配置する機器収容部を設け、全体をボンネットにより被覆することもできる。
【００２４】
図３は、上記の掘削作業機１０（図１）の油圧回路であって、アクチュエータと、アクチュエータ切換弁と、ポンプユニットとを含む油圧回路の全体図である。図３に示すように、エンジン２２の出力軸に、ポンプユニット２４を構成する第１油圧ポンプ７４と、ギヤポンプ７２とを連結しており、これら各ポンプ７４，７２をエンジン２２により駆動可能としている。また、エンジン２２の動力は、大径歯車７６及び小径歯車７８により構成する増速機構８０により増速して、ポンプユニット２４を構成する第２油圧ポンプ８２に伝達可能とし、第２油圧ポンプ８２もエンジン２２により駆動可能としている。
【００２５】
第１油圧ポンプ７４に、それぞれに対応するクローズドセンター型のアクチュエータ切換弁である方向制御弁２６ａを介して、それぞれアクチュエータであるバケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側の走行用モータ３４ａを並列接続している。また、第２油圧ポンプ８２に、それぞれに対応するクローズドセンター型のアクチュエータ切換弁である方向制御弁２６ｂを介して、それぞれアクチュエータであるアームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、旋回モータ１６、及び右側の走行用モータ３４ｂを並列接続している。
【００２６】
各方向制御弁２６ａ，２６ｂの左右端に設けた切換油室には、それぞれ切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂの出力ポートが接続されている。また、各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂもクローズドセンター型であり各々の入力ポートは、ギヤポンプ７２の吐出口に並列接続されている。ギヤポンプ７２の吸入口は、油タンク６８に接続されている。各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂは、運転席３０（図１）の周辺部にそれぞれに対応して設けられる操作子３２により機械的に切換可能としている。各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂの切換により、対応する方向制御弁２６ａ，２６ｂが油圧的に中立位置から作用位置へ切り換えられると、対応するシリンダ６０，５６，４６，５８，３８の伸長・収縮及び走行用モータ３４ａ，３４ｂや旋回モータ１６の回転方向が切り換えられる。また、旋回モータ１６に対応する方向制御弁２６ｂの切換により、旋回モータ１６の回転方向が切り換えられる。例えば、旋回モータ１６に方向制御弁２６ｂを介して第２油圧ポンプ８２の吐出口が接続されることで、上部構造１８（図１）を所望の方向へ左右旋回させることができる。なお、操作子３２は、十字方向にレバーを揺動操作可能とし、それぞれの方向の操作量で、異なる２つのアクチュエータの操作量の指示に対応させることもできる。方向制御弁２６ａ，２６ｂの作用位置にはアクチュエータへの吐出流量を徐々に増やす可変絞り弁が設けられる。したがって各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂの操作量に応じて方向制御弁２６ａ，２６ｂの開度が任意に調整される。
【００２７】
また、左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板の、モータ軸に対する傾きである、傾転角度を同時に変えるために、１の増速切換弁８４を設け、増速切換弁８４を、ギヤポンプ７２の吐出口に接続している。増速切換弁８４は、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板の傾転角度を２段階で変化可能とする。例えば、増速切換弁８４は、走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板に連結された容積変更アクチュエータ８６の各々にギヤポンプ７２から同時給排されるように切り替えることで、走行用モータ３４ａ，３４ｂの容積が大きくなる。一方、容積変更アクチュエータ８６内の油を油タンク６８へ排出するように切り換えることで、走行用モータ３４ａ，３４ｂの容積が小さくなる。このため、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの速度変更が可能となる。増速切換弁８４は、各走行用モータ３４ａ，３４ｂで共通に設けている。増速切換弁８４は、運転席３０（図１）周辺部に設けた操作子３２のうち、２速切換レバーである操作子３２により切換可能としている。
【００２８】
各走行用モータ３４ａ，３４ｂは、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出口に、方向制御弁２６ａ，２６ｂを介して接続している。方向制御弁２６ａ，２６ｂを油圧的に切り換える各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂは、運転席３０（図１）の周辺部に設けた操作子３２のうち、変速レバーとしての操作子３２により、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出口を走行用モータ３４ａ，３４ｂの２つのポートのいずれに接続するかを切換可能とするとともに、走行用モータ３４ａ，３４ｂへの供給油量を変更可能としている。このため、対応する操作子３２の操作によって、前進と後進とにそれぞれ対応する、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの正転と逆転とが変更可能となるとともに、速度調節が可能となる。
【００２９】
左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂに対応する切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂ切換用の操作子３２によって給油量・給油方向を同じとすることで、作業車両が直進走行する。また、操作子３２を独立に操作して給油量・給油方向を異ならせることで、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの出力が異なり、掘削作業機１０（図１）の旋回が可能となる。
【００３０】
本実施の形態では、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａに、第１油圧ポンプ７４から作動油を供給可能とし、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、旋回モータ１６、及び右側走行用モータ３４ｂに、第２油圧ポンプ８２から作動油を供給可能としている。このように構成する理由は、基本的に同時使用する頻度が高いアクチュエータが同じ油圧ポンプにより駆動されるのを避けるようにして、異なるアクチュエータが同じ油圧ポンプにより駆動された場合の圧力の干渉が生じることを少なくするためである。すなわち、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａは同時使用される頻度が少ない。また、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、及び右側走行用モータ３４ｂは同時使用される頻度が少ない。一方、旋回モータ１６は、アームシリンダ５８等の他のアクチュエータと同時に使用される頻度が高く、この場合の圧力干渉を少なくして、このアクチュエータ及び旋回モータ１６を高い速度で作動させる必要があるとともに、円滑な動作が損なわれることを防止する必要がある。この目的のため、上記のように増速機構８０を用いて、第２油圧ポンプ８２の吐出量が、第１油圧ポンプ７４の吐出量よりも多くなるようにしている。また、この構成により、旋回モータ１６のみを専用に駆動させるための別のポンプを設ける必要がなくなる。
【００３１】
図４は、本実施の形態のポンプユニットの基本構成を示す図である。ポンプユニット２４は、第１可変容量ポンプである第１油圧ポンプ７４と、第１油圧ポンプ７４の容量を変化させるための可動斜板９０と、第１斜板操作部であり第１サーボピストンユニットである第１サーボ機構９２と、第１サーボ機構９２に対し動力の伝達可能に接続される第１バランスピストン機構９４とを含む。
【００３２】
また、ポンプユニット２４は、第２可変容量ポンプである第２油圧ポンプ８２と、第２油圧ポンプ８２の容量を変化させるための可動斜板９０と、第２斜板操作部であり第２サーボピストンユニットである第２サーボ機構９６と、第２サーボ機構９６に対し動力の伝達可能に接続される第２バランスピストン機構９８とを含む。
【００３３】
各サーボ機構９２，９６は、後述するポンプケース１０８（図５、６、８参照）の本体の内壁に形成されるシリンダの内側に軸方向の摺動可能に設けられるサーボピストン１００と、サーボピストン１００の内側に相対的に軸方向の摺動可能に設けられる方向切り換え弁を構成するスプール１０２とを含む。スプール１０２とサーボピストン１００との間に、スプール１０２を軸方向の一方向へ付勢する付勢部材であるバネ１０４を設けている。サーボピストン１００に、可動斜板９０に連結した操作ピン１０６を係合させ、サーボピストン１００の移動により可動斜板９０の傾転角度の変更を可能としている。
【００３４】
スプール１０２が一方向に移動すると、サーボピストン１００片側の受圧室から作動油がポンプケース１０８（図５）内の油溜め１１０に排出されるとともに、ギヤポンプ７２から圧力ＰPLで吐出され、圧力Ｐｃｈに調整された作動油がサーボピストン１００他側の受圧室に導入される。このため、サーボピストン１００は、他側の受圧室内の圧力により押圧され、スプール１０２に追従して一方向に移動する。逆に、スプール１０２が他方向に移動すると、サーボピストン１００他側の受圧室から作動油が油溜め１１０に排出されるとともに、ギヤポンプ７２から圧力Ｐｃｈで調整された作動油がサーボピストン１００片側の受圧室に導入される。このため、サーボピストン１００は、スプール１０２に追従して他方向に移動する。
【００３５】
また、各バランスピストン機構９４，９８は、後述するピストンケース１８０（図６，８参照）内に軸方向の摺動可能に設けられたピストン本体１１２を含む。また、各ピストン本体１１２の軸方向一端側の小径部に対向する部分に、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出圧である、各方向制御弁２６ａ，２６ｂ（図３）の通過前の一次側圧力ＰP1（＝Ｐ１），ＰP2（＝Ｐ２）を導入している。また、各ピストン本体１１２の軸方向一端側の大径部に対向する部分に、ギヤポンプ７２の吐出側に接続され、電気信号の入力により減圧量を調節可能な可変減圧弁１１４から、調節された圧力ＰCON1、ＰCON2を導入可能としている。
【００３６】
また、各ピストン本体１１２の軸方向他端側の小径部に対向する部分に、各方向制御弁２６ａ，２６ｂ（図３）の通過後の二次側圧力、すなわち負荷側圧力（負荷圧）のうち、最高負荷圧ＰL1，ＰL2を導入している。例えば、複数のシャトル弁を含む回路部により、最高負荷圧を各バランスピストン機構９４，９８に導入可能とする。また、ピストン本体１１２の軸方向他端側の大径部に対向する部分に、ギヤポンプ７２から圧力ＰPLで吐出され、固定減圧弁１１６で所望圧に調整された圧力ΔＰLSを導入している。固定減圧弁１１６は、減圧量を予め設定した状態で一定に維持、すなわち固定されている。
【００３７】
そして、各バランスピストン機構９４，９８により、対応する方向制御弁２６ａ，２６ｂの通過前の一次側圧力ＰP1，ＰP2と最高負荷圧ＰL1，ＰL2との差圧である、ロードセンシング差圧（ＬＳ差圧）が予め設定した所望圧となるように、対応する油圧ポンプ７４，８２の可動斜板９０のポンプ軸に対する傾きである、傾転角度を制御している。すなわち、ロードセンシング差圧の変化に応じて、対応するバランスピストン機構９４，９８によりサーボ機構９２，９６を操作し、対応する油圧ポンプ７４，８２の可動斜板９０の傾転角度を変化させている。これについては、以下で詳しく説明する。
【００３８】
図３に戻って、各油圧ポンプ７４，８２は、初期位置において、可動斜板９０（図４）をポンプ軸に対し直交する平面に対しわずかに（例えば２度程度）傾けた状態が維持されるようにしてスタンバイしている。このため、エンジン２２駆動時には、対応するすべてのシリンダ等のアクチュエータを作動させず、対応する方向制御弁２６ａ，２６ｂ及び走行切換弁８８が中立位置で閉鎖状態（クローズ）にある場合でも、わずかに油圧ポンプ７４，８２から作動油が吐出される。これに伴って、油圧ポンプ７４，８２吐出側の油路にアンロード弁１１８をそれぞれ設けて、対応するすべての方向制御弁２６ａ（または２６ｂ）及び走行切換弁８８が中立位置にある場合に、アンロード弁１１８を開放して油タンク６８に作動油が排出されるようにしている。なお、このアンロード弁１１８は、方向制御弁２６ａ，２６ｂを作用位置にしたときにその出力油圧を切換信号として閉鎖側に導入して、油タンク６８への作動油排出を停止させるべく構成されている。
【００３９】
次に、図５から図１４を用いて、ポンプユニット２４の基本構成を説明する。ポンプユニット２４は、上記の図４に示した回路構成を有する。以下の説明では、図１から図４に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００４０】
図５は、ポンプユニット２４の横断断面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図であり、図７は、図６からポートブロックを取り出して、図６の左側から右側に見た図である。図８は、図６のＢ−Ｂ断面図であり、図９は、一部を省略して示す図６のＣ−Ｃ断面図である。図１０は、図６の左側から右側に見た図であり、図１１は、図６の上側から下側に見た図である。図１２は、図６のＤ−Ｄ断面図であり、図１３は、図６のＥ−Ｅ断面図である。図１４は、回転角度検出用レバーの取付状態を示す、図１１から回転角度センサ及びセンサ支持部材を省略した状態を示す図である。
【００４１】
図５に示すように、ポンプユニット２４は、２のアキシャルピストン型の可変容量ポンプを有するもので、ポンプケース１０８と、ポンプケース１０８に収容するそれぞれ可変容量ポンプである、第１油圧ポンプ７４及び第２油圧ポンプ８２と、第１ポンプ軸１２０及び第２ポンプ軸１２２と、２の可動斜板９０とを備える。また、図８に示すように、ポンプユニット２４は、第１サーボ機構９２及び第２サーボ機構９６と、第１バランスピストン機構９４及び第２バランスピストン機構９８と、ギヤポンプ７２（図５）とを備える。
【００４２】
図５に示すように、ポンプケース１０８は、一端（図５の右端）に開口部を有するケース本体１２４と、ケース本体１２４の開口部を塞ぐとともに第１油圧ポンプ７４及び第２油圧ポンプ８２に対する油給排を行うポートを形成したブロックである、ポートブロック１２６と、ポートブロック１２６のケース本体１２４と反対側に結合してフライホイールを包み込むラッパ（ホルン）形状のフライホイールハウジングを備えたギヤケース１２８と、ピストンケース１８０(図６、図８等)とを含む。図６、図７に示すように、ポートブロック１２６の上面及び下面に、後述するキドニーポートに通じる複数のポートＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を開口させている。また、図５に示すように、ケース本体１２４及びポートブロック１２６に第１ポンプ軸１２０及び第２ポンプ軸１２２の両端部を軸受により両持ち支持状態で、回転可能に支持している。図１０に示すように、ギヤケース１２８のフライホイールハウジングにおいては、エンジン側端部の外周部周方向複数個所に孔部１３０を形成しており、各孔部１３０に挿通したボルト（図示せず）により、エンジン２２（図２）のマウンティング・フランジに結合可能としている。なお、ギヤケース１２８とフライホイールハウジングとは本実施の形態においては一体的に形成したが、両部材を分離自在に結合したものであっても構わない。
【００４３】
また、図５に示すように、ギヤケース１２８に、エンジン２２の出力軸に連結可能とする入力軸１３２を軸受により回転可能に支持してフライホイールハウジングの径方向略中央に位置させている。第１ポンプ軸１２０及び入力軸１３２は、同軸上に配置し、増速機構８０を構成する大径歯車７６の中心筒軸の内側にそれぞれスプライン係合させている。このため、第１ポンプ軸１２０及び入力軸１３２は、大径歯車７６を介して、互いに同期した回転を可能に結合される。
【００４４】
また、増速機構８０を構成する小径歯車７８の中心筒軸の内側に第２ポンプ軸１２２をスプライン係合させ、大径歯車７６及び小径歯車７８を噛合させている。このため、第２油圧ポンプ８２は、第１油圧ポンプ７４に対し増速機構８０のギヤ比により増速される。各歯車７６，７８の中心筒軸の両端部は、ポートブロック１２６及びギヤケース１２８に、それぞれ軸受により回転可能に支持されている。このように、２以上のポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、増速機構８０等の複数の歯車７６，７８を、それぞれポンプケース１０８に対し両持ち支持するともに、各ポンプ軸１２０，１２２をそれぞれポンプケース１０８に対し両持ち支持し、対応するポンプ軸１２０，１２２及び歯車７６，７８同士を連結する構成を採用できる。このため、ポンプ軸１２０，１２２及び歯車７６，７８の強度及び耐久性の向上を図れ、油圧ポンプ７４，８２のメンテナンス作業が容易になる。
【００４５】
ポンプケース１０８内側にポンプ側空間である油溜め１１０を設けるとともに、増速機構８０を配置したギヤケース１２８内側に歯車側空間１３４を設けて、油溜め１１０及び歯車側空間１３４を互いに独立させている。このように、２以上のポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、各ポンプ７４，８２に連動する歯車７６，７８を収容する部屋である歯車側空間１３４と、各ポンプ７４，８２を収容する部屋であるポンプ側空間とを、互いに油の流通不能に独立させる構成を採用できる。このため、各ポンプ７４，８２を駆動する動力の損失低減を図れる。油溜め１１０に油を充填させる一方、歯車側空間１３４に封入する油の量は少なくしている。例えば、図５で歯車側空間１３４に封入する油は、各歯車７６，７８の下端部が浸る程度としている。
【００４６】
また、図６、図９に示すように、ギヤケース１２８の歯車側空間１３４に面する支持壁内にはその軸受支持凹部１２８ａを上下に貫く油孔１３６を形成している。各油孔１３６において、ギヤケース１２８の外面に開口する上下端部は、着脱可能なプラグ１３８により塞いでいる。各油孔１３６は、各歯車７６，７８の上下位置歯先周辺部と対向するように形成した横穴１３６ａを介して歯車側空間１３４に通じさせている。このため、上側のプラグ１３８を取り外した状態で、各油孔１３６及び横穴１３６ａを通じて歯車側空間１３４に対する油の給排が可能となる。
【００４７】
図５に示すように、エンジン２２（図２）に連結するための入力軸１３２に、第１ポンプ軸１２０の一端面（図５の右端面）側に開口する軸方向孔１４０と、軸方向孔１４０に連通する、放射状に形成した径方向孔１４２とを設けている。径方向孔１４２の外端部は、軸受支持凹部１２８ａに開口させている。このため、図９に示すように、歯車側空間１３４内の油は各歯車７６，７８が回転したときにギヤポンプの作用で横穴１３６ａから油孔１３６を通じて軸受支持凹部１２８ａに到達し、入力軸１３２の各孔１４０，１４２を通じて、図５に示す、第１ポンプ軸１２０の一端部外周面と大径歯車７６内周面との間のスプライン部に供給することが可能となる。このため、スプライン部の耐久性をより有効に向上できる。なお、第２ポンプ軸１２２の小径歯車７８側の一端面（図５の右端面）も同様に軸受支持凹部１２８ａに開いているため、横穴１３６ａと油孔１３６とを経て軸受支持凹部１２８ａ内に放出される油によって、第２ポンプ軸１２２の一端部外周面と小径歯車７８内周面との間のスプライン部に十分に潤滑を施すことが可能となる。
【００４８】
次に、各油圧ポンプ７４，８２を説明する。各油圧ポンプ７４，８２は、ポンプ軸１２０，１２２にスプライン係合させることによりポンプ軸１２０，１２２と一体的に回転可能としたシリンダブロック１５４と、シリンダブロック１５４のシリンダに往復動可能に収容された複数のピストン１５６と、シリンダブロック１５４の内周面とポンプ軸１２０，１２２の外周面との間に設けたバネとを備える。バネは、ピンを介して、外周面が球面状のワッシャにより、各ピストン１５６の一端に支持したシューを可動斜板９０側に押圧する機能を有する。
【００４９】
また、各油圧ポンプ７４，８２は、ポートブロック１２６の片面側(図５の左側)に面方向の位置ずれを防止するように支持した弁板１４４を備える。弁板１４４は、上下方向の両側でそれぞれポンプ軸１２０，１２２と平行方向に貫通した、それぞれ略円弧形の吸入ポート及び吐出ポートを有する。吸入ポートは、図７に示す車両搭載状態でポートブロック１２６の下側に形成した吸入油路Ｕ１，Ｕ２に通じさせ、吐出ポートは、図７に示すポートブロック１２６に上側に形成した吐出油路Ｕ３，Ｕ４に通じさせている。各油路Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の一端には、ポートブロック１２６の片面（図７の表面）に開口するキドニーポートが設けられており、それぞれ弁板１４４の吸入ポートまたは吐出ポートに通じさせている。ポートブロック１２６の下面及び上面の幅方向（図７の左右方向）両側に、それぞれ第１油圧ポンプ７４（図５）用または第２油圧ポンプ８２（図５）用である、入口ポートＴ１，Ｔ２と出口ポートＴ３，Ｔ４とを、それぞれ開口させている。このような構成では、ポンプユニット２４（図６）に対し、下側から作動油が吸入され、上側から作動油が排出される。このように、２以上のポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、出口ポートＴ３，Ｔ４を上向きに配置するように、作業車両に取り付けて使用するので、ポンプユニット２４に対するバルブ配管の取付作業が容易に行える。
【００５０】
また、各入口ポートＴ１，Ｔ２に油を供給するために、図１０に示すように、ポンプユニット２４に供給配管１４６を接続可能としている。供給配管１４６のポンプユニット２４接続側とは反対側の端部は、外部の油タンク６８（図２）に接続される。また、供給配管１４６は、ポンプユニット２４接続側で、本体部１４８と、本体部１４８の直径よりも小さくなった小径部１５０とに分岐させている。本体部１４８は、少なくともポンプユニット２４接続側で略直線状に設けられている。小径部１５０の上端部は、第１油圧ポンプ７４側の入口ポートＴ１に接続され、本体部１４８の上端部は、第２油圧ポンプ８２側の入口ポートＴ２に接続されている。このように直径が大きい配管を第２油圧ポンプ８２側に接続し、直径が小さい配管を第１油圧ポンプ７４側に接続しているのは、増速機構８０（図５）により、第２油圧ポンプ８２の回転が第１油圧ポンプ７４よりも増速され、第２油圧ポンプ８２で第１油圧ポンプ７４よりも単位時間当たりの吐出容量が大きくなり、必要な吸い込み油量に対応するようにするためである。なお、供給配管として、このように分岐型の構成を用いず、各入口ポートＴ１，Ｔ２に、互いに独立した内径寸法の異なる２の供給配管を接続することもできる。
【００５１】
このように、２以上の吐出容量が異なるポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、吐出容量が大きい油圧ポンプ８２の供給配管である本体部１４８は略直線状に設けられ、本体部１４８から、吐出容量が小さい油圧ポンプ７４の供給配管である小径部１５０を分岐させる構成を採用できる。このため、吐出容量大の油圧ポンプ８２での吸い込み流量が、吐出容量小の油圧ポンプ７４よりも大きくなるのにもかかわらず、供給配管１４６内でキャビテーションが発生するのを有効に防止できる。
【００５２】
また、図６、図７に示すように、吸入油路Ｕ１，Ｕ２のポートブロック１２６の弁板１４４側に開口する弓形開口部であるキドニーポートの中間部に、弁板１４４の下側に外れる位置まで伸ばした延長部１５２を設けている。延長部１５２の下端部は、ケース本体１２４の一端開口を通じて、油溜め１１０に通じさせる。このため、各油圧ポンプ７４，８２等のケース本体１２４内の要素から油が漏れ出して油溜め１１０に溜まるとしても延長部１５２を通じて、弁板１４４の吸入ポートから直ぐ吸入されるようにしている。このように、２以上のポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、複数のポンプ７４，８２から漏れ出た油が溜まるポンプケース１０８内に、各油圧ポンプ７４，８２の吸入ポートを連通させた構成を採用できる。このため、ポンプケース１０８内の余剰油を配管等を介してリザーバタンクに戻す必要がなくなり、配管を省略または少なくでき、部品点数の削減によるコスト低減を図れる。
【００５３】
また、ケース本体１２４の外面に、固定容量ポンプである外接式ギヤポンプ７２のケース１５８を固定し、ギヤポンプ７２のギヤポンプ軸を、ポンプケース１０８の内側で第１ポンプ軸１２０と結合固定している。また、ギヤポンプ軸に、駆動歯車（またはインナーロータ）を固定している。ギヤポンプ７２は、駆動歯車に従動歯車を噛合させるか、または、アウターロータをインナーロータに対し偏心させつつ回転させるトロコイドポンプ等とすることができる。なお、図示は省略するが、ギヤポンプ７２のケース１５８の外面からギヤポンプ軸を突出させ、その突出させた部分に、他の装置に連結するための動力伝達部を設けることもできる。例えば、動力伝達部は、ギヤポンプ軸の端部に雄スプライン部または雌スプライン部を形成することにより構成できる。例えば、この動力伝達部に図示しない冷却ファンの回転軸を、スプライン結合することができる。
【００５４】
また、図５、図６、図８に示すように、各可動斜板９０は、斜板操作部であり、油圧サーボ機構である、対応するサーボ機構９２，９６により斜板角度である傾転角度を変更される、すなわち制御される。各可動斜板９０は、各ピストン１５６と反対側面である、断面円弧形の凸状面部１６０と、上側に向く上面部１６２とを有する。ケース本体１２４に固定の部材に凸状面部１６０と合致する断面円弧形の凹状面部を設けており、凹状面部に沿って凸状面部１６０を摺動可能としている。図８に示すように、上面部１６２に上下方向に操作ピン１０６を結合しており、操作ピン１０６を、サーボ機構９２，９６を構成するサーボピストン１００に係合させている。
【００５５】
各サーボ機構９２，９６は、ケース本体１２４に、各ポンプ軸１２０，１２２に対し直交する方向に対し平行に設けられたサーボシリンダであるシリンダ１６４と、シリンダ１６４内に軸方向の摺動可能に設けられた中空状のサーボピストン１００と、サーボピストン１００の内側に軸方向の摺動可能に設けられた方向切換弁である、スプール１０２と、スプール１０２にサーボピストン１００に対し軸方向の一方向へ付勢する付勢部材であるバネ１０４とを備える。各サーボピストン１００は、その外表面に、対応する可動斜板９０に結合された操作ピン１０６と係合する係止部である係止溝１６６と、複数の内部油路とを含む。係止溝１６６は、シリンダ１６４の軸方向と直交する方向に設けられている。このため、各サーボピストン１００は、対応する可動斜板９０と連動する。
【００５６】
図１５は、ポンプユニット２４において、サーボ機構９２（９６）を駆動するバランスピストン機構９４（９８）及びサーボ機構９２（９６）の作動を説明するための図である。図１５に示すように、サーボピストン１００に、第１油路１６８、第２油路１７０及び第３油路１７２を設けている。また、シリンダ１６４内において、サーボピストン１００の一端側(図１５の左端側)と他端側(図１５の右端側)とに、それぞれ第一油室２４４と第二油室２４６とが形成されている。第１油路１６８は、ギヤポンプ７２の吐出口に接続された油路に接続されるもので、所定の調整圧をピストン１００外周面側からピストン１００内周面側に導入する機能を有する。すなわち、ギヤポンプ７２は、シリンダ１６４内へ作動油を供給する。また、第２油路１７０は、ピストン１００の内周面において、第１油路１６８のピストン１００側開口端に対し、ピストン１００の軸方向一側（図１５の左側）にずれた位置に一端を開口させ、ピストン１００の軸方向他端面（図１５の右端面）に他端を開口させている。このため、第２油路１７０の他端は第二油室２４６に接続される。また、第３油路１７２は、ピストン１００の内周面において、第１油路１６８のピストン１００側開口端に対し、ピストンの軸方向他側（図１５の右側）にずれた位置に一端を開口させ、ピストン１００の軸方向一端面（図１５の左端面）に他端を開口させている。このため、第３油路１７２の他端は第一油室２４４に接続される。
【００５７】
スプール１０２は、外周面に設けられ、第１油路１６８のピストン１００内周面側開口端と、第２油路１７０または第３油路１７２の一端開口とに同時対向可能とする円環状の溝部１７４を含む。溝部１７４は、第１油路１６８及び第２油路１７０を連通させる状態と、第１油路１６８及び第３油路１７２を連通させる状態とを切り換える機能を有する。また、サーボ機構９２，９６は、対応するバランスピストン機構９４，９８を構成するピストン本体１１２とスプール１０２との間に設けられ、スプール１０２をピストン本体１１２の軸方向の移動に同期させて移動させる中間係止部材であるアーム部材１７６を備える。
【００５８】
また、スプール１０２は内側に油路２３８を設けており、油路２３８は、図６のケース本体１２４内の油溜め１１０に常に連通させている。油路２３８は、第１油路１６８及び第２油路１７０が溝部１７４を介して連通した状態で、第３油路１７２と連通し、第１油路１６８及び第３油路１７２が溝部１７４を介して連通した状態で、第２油路１７０と連通する。このようなサーボ機構９２，９６は、サーボピストン１００に対するスプール１０２の軸方向への移動により、第一油室２４４及び第二油室２４６のいずれかに選択的に作動油を導入することによりサーボピストン１００が軸方向へ移動して対応する油圧ポンプ７４（または８２）の容量を変化させる。
【００５９】
図８に示すように、各サーボ機構９２，９６は、ケース本体１２４の上部の内部空間に収容しており、それぞれの内部空間の上部にアーム部材１７６の上端部を突出させるための開口部１７８を設けている。また、ケース本体１２４の上側にピストンケース１８０を、締結部材であるボルトにより結合固定している。そしてピストンケース１８０に、各サーボ機構９２，９６にそれぞれ対向する第１バランスピストン機構９４及び第２バランスピストン機構９８を収容している。各バランスピストン機構９４，９８は、対応するサーボ機構９２，９６のスプール１０２に対し、同期した移動を可能に接続され、バランスシリンダであるシリンダ１８２と、シリンダ１８２内での軸方向摺動可能に設けられたピストン本体１１２とを含む。各サーボ機構９２，９６のスプール１０２と、対応するピストン本体１１２との間にアーム部材１７６を設けている。
【００６０】
図６に示すように、アーム部材１７６は、上下方向の同軸上に設けた上軸１８４及び下軸１８６と、両軸１８４，１８６の間に結合したフランジ１８８と、フランジ１８８の先端部上面に上下方向に立設した支持軸１９０とを含む。図８に示すように、上軸１８４は、ピストン本体１１２の中間部全周に設けた係止溝１９２に係合させ、下軸１８６は、スプール１０２の中間部全周に設けた係止溝１９４に係合させている。この構成により、サーボ機構９２，９６のスプール１０２は、対応するバランスピストン機構９４，９８のピストン本体１１２の軸方向の移動に同期した移動を可能としている。
【００６１】
また、各バランスピストン機構９４，９８は、シリンダ１８２の軸方向一端側に設けられた第一受圧室１９６及び第四受圧室１９８と、シリンダ１８２の軸方向他端側に設けられた第二受圧室２００及び第三受圧室２０２とを含む。第一受圧室１９６には、可変容量ポンプである第１、第２各油圧ポンプ７４，８２の吐出圧であって、アクチュエータ切換弁である方向制御弁２６ａ，２６ｂ（図３）の通過前の一次側の作動油圧力ＰPが導入され、第二受圧室２００には、方向制御弁２６ａ，２６ｂを通過後の最高負荷圧ＰL（以下、単に「負荷圧ＰL」という。）が導入される。また、第三受圧室２０２には、設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入される。設定ロードセンシング圧ΔＰLSは、方向制御弁２６ａ，２６ｂの作用位置での定常状態で、方向制御弁２６ａ，２６ｂの通過前後に生じる作動流体差圧に相当し、予め設定される設定圧力である。図１５に示すように、ギヤポンプ７２の吐出圧ＰPLを調整して得られた圧力Ｐｃｈを固定減圧弁１１６により所望値に減圧して、設定ロードセンシング圧ΔＰLSが得られるようにしている。
【００６２】
また、図８に示すように、ピストンケース１８０の上面で、２のバランスピストン機構９４，９８同士の間の幅方向中間部の上側と対向する位置に、弁ケース２０４を固定している。図１２に示すように、弁ケース２０４に、各バランスピストン機構９４，９８（図８）で共通の固定減圧弁１１６を設けている。固定減圧弁１１６は、シリンダと、シリンダに対し摺動可能に設けられた弁体２０６と、弁ケース２０４に固定のキャップ２０８と、キャップ２０８にねじ結合されたネジ軸２１０と、ネジ軸２１０により押圧される間座２１２と、弁体２０６と間座２１２との間に設けたバネ２１４とを備え、バネ２１４により弁体２０６を一方向に付勢している。弁ケース２０４の図示しない油路を通じてギヤポンプ７２（図１５）からの圧力Ｐｃｈが弁体２０６を配置した空間に導入されている。圧力Ｐｃｈは、バネ２１４の付勢力に応じて減圧され、油路を通じて各第三受圧室２０２（図８）に設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入されている。図１２に示すように、固定減圧弁１１６による減圧量は、ネジ軸２１０のキャップ２０８内側への進入量を調整してバネ２１４の付勢力を変更することにより調整可能である。
【００６３】
図１３に示すように、第四受圧室１９８は、対応する比例制御型の可変減圧弁１１４により、ギヤポンプ７２（図１５）の吐出圧が減圧された後の可変圧力を導入可能としている。すなわち、第四受圧室１９８は、任意に設定自在な可変圧力を導入される。通常時には、ギヤポンプ７２から第四受圧室１９８に導入される作動油を遮断することができる。各可変減圧弁１１４は、比例ソレノイド２１６と、比例ソレノイド２１６により減圧量を制御される減圧弁本体２１８とを有し、比例ソレノイド２１６には、例えばエンジン２２（図２）の負荷を表す信号が入力される。エンジン負荷が高い場合には、比例ソレノイド２１６は、減圧弁本体２１８に二次側の圧力ＰCONの減少量を低くし、圧力Ｐｃｈに近い圧力が第四受圧室１９８に導入されるように減圧量を規制する。また、比例ソレノイド２１６は、ピストンケース１８０の水平方向に向いた側面から突出する状態で固定されている。また、比例ソレノイド２１６に、指令信号を入力するためのケーブル２２０が接続されている。
【００６４】
このように、２以上の可変容量ポンプを同時駆動するポンプユニット２４において、作業車両に搭載する場合に、可動斜板９０のそれぞれに連動させるサーボ機構９２，９６は、ケース本体１２４の上部に設けられ、バランスピストン機構９４，９８を収容する部材であるピストンケース１８０は、サーボ機構９２，９６の上側に設けられている。このため、機器収容部２０（図１）に通例のごとく備えられたボンネットを開放することでメンテナンス作業を容易に行える。
【００６５】
また、図８に示すように、各可動斜板９０の傾転角度を検知するために、各可動斜板９０にそれぞれ対応する２のポテンショメータである回転角度センサ２２２を設けている。このために、ピストンケース１８０の上側で、各バランスピストン機構９４，９８の上側に対向する２個所位置に、センサ支持部材２２４を締結部材であるボルトにより結合固定している。各センサ支持部材２２４は、ピストンケース１８０と弁ケース２０４との上側に、それぞれ固定している。各センサ支持部材２２４の上側に回転角度センサ２２２を固定し、センサ軸２２６を上下方向に向けている。センサ軸２２６の下端部は、センサ支持部材２２４の下面から下側に突出させている。
【００６６】
一方、上記で説明したように、各サーボ機構９２，９６と、対応するバランスピストン機構９４，９８との間に係合させたアーム部材１７６は、支持軸１９０（図６）を有する。支持軸１９０は、ピストンケース１８０に上下方向に貫通した孔部を通じてピストンケース１８０の上側に突出させ、その突出させた部分に回転角度検出用レバーである、第１レバー２２８の中間部を結合している。また、第１レバー２２８の先端部にピンにより、回転角度検出用レバーである第２レバー２３０の一端部を揺動可能に支持している。第２レバー２３０の他端部は、センサ軸２２６の下端部に結合固定されている。このため、可動斜板９０の傾転角度が変化し、スプール１０２がサーボピストン１００に追従して移動すると、アーム部材１７６の上軸１８４及び下軸１８６が、図６の裏表方向に移動し、これに伴って、支持軸１９０がピストンケース１８０の孔部中心に回転し、第１、第２各レバー２２８，２３０がそれぞれ揺動するので、回転角度センサ２２２のセンサ軸２２６が回転する。したがって、回転角度センサ２２２により、可動斜板９０の傾転角度に対応する回転角度が検出可能となる。ピンにより連結した各レバー２２８，２３０と、回転角度センサ２２２とにより、回転角度検出ユニットを構成している。このように、２以上の可変容量ポンプを同時駆動するポンプユニット２４において、ポンプケース１０８またはポンプケース１０８に固定の部材に回転可能に支持された２以上の支持軸１９０を備え、各支持軸１９０は、対応する回転角度センサ２２２に連結されるとともに、対応する可動斜板９０の動きと連動する回転を検出可能とする構成を採用できる。
【００６７】
また、図１２、１４に示すように、各第１レバー２２８の第２レバー２３０（図６）結合側とは反対側の端部（図１２の左端部）に、水平方向に初期位置設定用のネジ軸２３２の端部を突き当てている。各ネジ軸２３２はストッパとして機能し、ピストンケース１８０の上面に固定の部材に立設した板部２３４に挿通させ、両側からナットを締め付けることで、板部２３４に対するネジ軸２３２の突出量を調整可能としている。このため、可動斜板９０（図５）の初期位置である初期の傾転角度を任意に設定でき、操作レバーやペダル等の操作子３２（図３）が中立位置にあってモータ等のアクチュエータ２３６（図１５参照）の非作動時でも各油圧ポンプ７４，８２からわずかに作動油が吐出されるようにスタンバイしている。
【００６８】
図１１に示す回転角度センサ２２２の検出値は、図示しないコントローラに入力される。コントローラは、可動斜板９０（図５）の傾転角度が予め設定した閾値以上に大きくなったと判定すると、比例ソレノイド２１６に、減圧弁本体２１８による減圧量を小さくするように制御するための指令信号を出力する。これにより、第四受圧室１９８（図１３）に大きな圧力が導入され、可動斜板９０の傾転角度が所望の範囲内に維持されるように規制される。
【００６９】
また、コントローラには、エンジン２２（図２）からエンジン回転数も入力され、エンジン２２の負荷が予め設定した閾値以上に高くなったと判定すると、比例ソレノイド２１６に、減圧弁本体２１８による減圧量を小さくするように制御するための指令信号を出力する。この場合、可動斜板９０の傾転角度を小さくし、エンジン２２の負荷が小さくなるように、可動斜板９０の傾転角度が規制される。
【００７０】
次に、図１５を用いて本実施の形態により得られる効果を説明する。なお、図１５は、ポンプ７２，７４に対するサーボ機構９２（または９６）、バランスピストン機構９４（または９８）、及びアクチュエータの接続関係を模式的に表したものである。また、モータのごときアクチュエータ２３６を１つ示しているが、これは説明の便宜上のためで、実際には、図３に示すようにギヤポンプ７２からはサーボ機構９２（または９６）及びバランスピストン機構９４（または９８）に対応するバケットシリンダ６０等のシリンダ、走行用モータ３４ａ等のモータ等の並列接続された複数のアクチュエータに、作動油が供給されるようにしている。また、以下の説明では、第１油圧ポンプ７４の可動斜板９０の傾転角度を制御する場合を代表して説明するが、第２油圧ポンプ８２の場合も同様である。図１５に示すように、可動斜板９０の傾転角度は、サーボ機構９２とバランスピストン機構９４と可変減圧弁１１４と固定減圧弁１１６とにより制御されている。
【００７１】
ギヤポンプ７２の吐出圧ＰPLから調整された圧力Ｐｃｈが、サーボピストン１００の第１油路１６８に導入されている。また、バランスピストン機構９４の第一受圧室１９６には、方向制御弁２６ａの通過前の一次側の作動油圧力ＰPが導入されている。また、第二受圧室２００には、各方向制御弁２６ａを通過後の二次側の負荷圧ＰLが導入されている。また、第三受圧室２０２には、圧力Ｐｃｈを固定減圧弁１１６により減圧して得られた設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入されている。また、ピストン本体１１２の両側に加わる圧力が以下の条件で釣り合うようにしている。
（一次側圧力ＰP）＝（設定ロードセンシング圧ΔＰLS）＋（負荷圧ＰL）
【００７２】
エンジン始動時に、可変減圧弁１１４による圧力ＰCONがゼロで、かつ、クローズドセンター型の方向制御弁２６ａが中立位置にある場合にポンプ７２，７４が駆動されると、図１５に示すように第一受圧室１９６には一次側圧力ＰP（アンロード圧）が作用し、第三受圧室２０２には設定ロードセンシング圧ΔＰLSが、それぞれ作用する。第二受圧室２００に作用する負荷圧ＰLはゼロであるため、ＰP＞ΔＰLS＋ＰLとなり、ピストン本体１１２が図示位置に移動する。ピストン本体１１２がこの位置にあるとき前述のアーム部材１７６（図８）、支持軸１９０、ネジ軸２３２（図１２）によるストッパによってそれ以上の図１５の紙面右方向への移動は阻止され、ピストン本体１１２と連係するサーボ機構９２のスプール１０２にサーボピストン１００が追従し、可動斜板９０は油圧ポンプ７４から吐出される油量を規定した最小値に維持するように傾転し待機する。
【００７３】
次に、方向制御弁２６ａを中立位置から外れた作用位置に保持する場合には第二受圧室２００への負荷圧力ＰLが生じるものの、方向制御弁２６ａの通過前後の差圧に変動がないので、ＰP＝ΔＰLS＋ＰLの関係が保たれてピストン本体１１２がその位置に維持され、油圧ポンプ７４から一定の油量が吐出される。これに対して、方向制御弁２６ａの中立位置から作用位置へ至る切換の過渡的な状態では、それまで堰き止められていた油がアクチュエータ２３６へ流れ始めた瞬間、一次側圧力ＰPは低くなり、負荷圧ＰLの値に近づく方向に方向制御弁２６ａの通過前後の差圧が変化する。よって、ＰP＜ΔＰLS＋ＰLの関係となる。よって、ピストン本体１１２に加わる図１５の紙面右方向への推力と左方向への推力とのバランスが崩れて、ピストン本体１１２が、「吐出量大方向」である、図１５の左方向へ移動する。これに伴って、サーボ機構９２のスプール１０２及びサーボピストン１００が図１５の左方向へ移動する。そして、可動斜板９０の傾転角度が大きくなり、第１油圧ポンプ７４の吐出油量が増える。
【００７４】
その後、第１油圧ポンプ７４の吐出油量が上昇し、時間経過とともに前記の可変絞り弁の通過前後で差圧の変動が解消し、ＰP＝ΔＰLS＋ＰLの関係が成立した時点で、ピストン本体１１２の図１５の紙面右方向への推力が左方向への推力とバランスしてピストン本体１１２の左方向への移動は停止する。この場合、サーボ機構９２を介して可動斜板９０の傾転角度がその位置に維持され、第１油圧ポンプ７４の吐出油量が一定に維持され、所望のアクチュエータ作動油量が得られる。切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂを中立位置にすればアンロード弁１１８が開放作動しピストン本体１１２が図１５の位置に戻る。このようにサーボ機構９２(または９８)は、サーボピストン１００の軸方向の移動により、ポンプユニット２４の対応する油圧ポンプ７４（または８２）の容量を変化させる。
【００７５】
このように、本実施の形態によれば、ロードセンシングにより、アクチュエータの作業負荷圧に応じて油圧ポンプ７４，８２の吐出油量を制御できるので、負荷に必要な油圧動力に対する流量を油圧ポンプ７４，８２から吐出させつつ、油圧ポンプ７４，８２から吐出される余剰流量の削減を図れる。このため、消費エネルギの低減を図れる。また、上記の特許文献４に記載された構成の場合と異なり、ポンプ吐出容量の制御を、バランスピストン機構９４，９８を構成する受圧室１９６，１９８，２００，２０２の圧力変化のみにより行え、ロードセンシング弁に対応するレギュレータバルブのパイロット室側に設けたスプリングの伸張量にポンプの制御圧が影響されるという不都合が生じることがない。このため、アクチュエータの制御をより安定して行える。
【００７６】
さらに、斜板操作部である、サーボ機構を設けた従来品のポンプユニットの多くの部品の共通化を図れる。例えば、本実施の形態では、サーボ機構を備えるが、ロードセンシング機能を持たないポンプユニットに対して、多くの部品を使用して、本実施の形態のポンプユニット２４を構成できる。このため、従来品にロードセンシング機能を持たせる構成をオプションとして装着してポンプユニット２４を構成することができ、その場合に、油圧ポンプ７４，８２側の部品に大幅な変更を加えることがなく、コスト低減を図りやすい。この結果、ポンプユニット２４によれば、サーボ機構を備えるが、ロードセンシング機能を持たないポンプユニットに対し、多くの部品を共通化できる構造で、消費エネルギの低減を安定して図れるとともに、油圧ポンプ７４，８２の吐出量をより安定して制御できる。
【００７７】
また、バランスピストン機構９４，９８は、さらにピストン本体１１２の軸方向一端側で前記第一受圧室１９６に隣接して設けられた第四受圧室１９８を含み、第四受圧室１９８には、可変減圧弁１１４によって任意に設定自在な可変圧力を導入する。これにより第四受圧室１９８からの推力は第一受圧室１９６からの推力に加担されピストン本体１１２の図１５の紙面右方向への移動を強め、前記第二、第三受圧室２００，２０２からの図１５の紙面左方向への推力の抵抗となる。このため、例えば、本実施の形態のように、切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂが作用位置に操作され油圧ポンプ７４，８２が所望の油量を吐出しているときに、ポンプユニット２４を駆動するエンジン２２の負荷が所定値に達したり可動斜板９０が所定の傾転角度に達した場合など、ポンプ吐出油量をそれ以上に増やす必要がない、或いは、油量を現状から低減させる必要が生じたときには、それぞれ外部信号に応じて可変減圧弁１１４の二次側可変圧力であり、ギヤポンプ７２からの吐出後で可変減圧弁１１４通過後の比例弁二次側圧力ＰCON（０≦Ｐｃｏｎ≦Ｐｃｈ）を制御する。このため、油圧ポンプ７４，８２の最大吐出量設定や、エンジン２２負荷制御に有効に利用できる。したがって、ポンプユニット２４を使用する装置の高性能化を有効に図れる。
【００７８】
また、可動斜板９０の操作部として上記のようなサーボ機構９２，９６を設けているので、バランスピストン機構９４，９８がこのサーボピストン１００を駆動する。このため可動斜板９０の操作力を低減できるとともに、可動斜板９０の傾転角度をより安定して制御できる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、ポンプユニット２４は、エンジン２２側より順に、ギヤケース１２８、ポートブロック１２６、ケース本体１２４が配置されるように、互いにボルト等により結合されている。ただし、その配置順は、自由に変更することができる。また、ギヤケース１２８は、エンジンマウンティングフランジと呼ばれるエンジン２２結合用フランジを分離可能に結合させることもできる。この場合、エンジン２２の種類に応じて、エンジン結合用フランジのみを交換することで、部品を大きく変更することなく、種々のエンジン２２に取り付けることが可能となる。
【００８０】
本実施形態のポンプユニット２４の基本構成は、上記で説明したとおりであるが、本実施形態の場合、さらに、各油圧ポンプ７４，８２を駆動する駆動源であるエンジン２２(図２、図３)の負荷の増大防止を応答性よく図るとともに、消費エネルギの低減をより有効に図るために、後述する特別な構成を採用している。まず、この特別な構成を考え付いた理由を、上記の図１５等に示した基本構成の図を用いて説明する。上述したように、基本構成では、コントローラにはエンジン回転数が入力され、コントローラは、エンジン２２の負荷が閾値以上に高くなったと判定すると、可変減圧弁１１４の比例ソレノイドに指令信号を出力する等により、可動斜板９０の傾転角度を小さくし、エンジン２２の負荷が小さくなるように制御している。
【００８１】
ただし、エンジン回転数の検出等を行うので負荷制御が必要な場合に制御の応答遅れが生じる可能性がある。すなわち、応答性よくエンジン２２の負荷の増大防止を図る面から改良の余地がある。負荷が高いとポンプユニット２４の消費エネルギが増大し、ポンプユニット２４を駆動するエンジン２２の燃費が悪化する可能性がある。これに対して、本発明者は、下記のように、サーボ機構９２，９６のサーボピストン１００に対向配置される制御ピストンを有するピストン移動規制機構を設けることで、これらの課題の解決を図ることを考えた。
【００８２】
図１６は、本実施形態のポンプユニットの具体的構成において、図１５に対応する図である。なお、図１６では、油圧ポンプ７４（または８２)とサーボ機構９２（または９６）とバランスピストン機構９４（または９８）との上下の位置関係を、図１５の場合と逆にして示している。なお、図１６で可変減圧弁１１４の位置は実際の配置位置を示したものではなく、可変減圧弁１１４は、図１６の上下方向に関してバランスピストン機構９４（または９８）と同位置に配置されている。
【００８３】
図１６に示すように、本実施形態では、上記の図８の基本構成に対して、ポンプケース１０８の図８の左右両側に、対応する可動斜板９０の斜板角の増大を規制する２つのピストン移動規制機構２４８が取り付けられている。なお、図１６では、上記の図１〜１５に示した基本構成と同一または対応する要素に同一の符号を付して、以下、重複する図示及び説明は省略もしくは簡略化する。また、１つのサーボ機構９２に対応する１つのピストン移動規制機構２４８と、別のサーボ機構９６に対応する別のピストン移動規制機構２４８とは、図１６において左右方向が逆になるだけで同様の構成を有する。
【００８４】
ピストン移動規制機構２４８は、ポンプケース１０８に結合固定された第１固定部材であるカバー１０８ａの外端部にねじ結合等により固定された第２固定部材である外側シリンダ部材２５０と、カバー１０８ａ及び外側シリンダ部材２５０の内側に配置された制御ピストン２５２と、付勢部材である制御バネ２５４と、規制用圧力導入路である圧力導入路２５６とを含む。制御ピストン２５２の一部は、外側シリンダ部材２５０の内側に設けられた規制シリンダである外側シリンダ２５８内に軸方向の摺動可能に設けられている。
【００８５】
すなわち、外側シリンダ２５８は、外側シリンダ部材２５０に、内端部(図１６の左端部)が開口し外端部(図１６の右端部)が塞がれるように形成されている。外側シリンダ２５８は、内端側の大径部２６０と、外端側の小径部２６２とを含む。制御ピストン２５２は、小径部２６２内に軸方向の摺動可能に設けられた摺動軸部２６４と、摺動軸部２６４に連結された中間軸部２６６と、中間軸部２６６の一端側である内端側（図１６の左端側）に設けられたねじ軸２６８と、ねじ軸２６８に外嵌された押圧部材２７０と、押圧部材２７０をねじ軸２６８に結合固定するナット２８０とを含む。また、制御バネ２５４は、カバー１０８ａに設けられた壁部２８２と、制御ピストン２５２の軸方向中間部に設けられたフランジ２８４との間に設けられている。
【００８６】
制御ピストン２５２の一端部に設けられた押圧部材２７０は、サーボピストン１００の軸方向他端面(図１６の右端面)に対向させている。制御バネ２５４は、制御ピストン２５２を、押圧部材２７０がサーボピストン１００から離れる方向に付勢している。なお、カバー１０８ａと外側シリンダ部材２５０とを単一の部材により形成したり、または、カバー１０８ａに相当する部分をポンプケース１０８の一部により形成したり、または、カバー１０８ａ及び外側シリンダ部材２５０に相当する部分をポンプケース１０８の一部により形成することもできる。
【００８７】
また、圧力導入路２５６は、外側シリンダ部材２５０の外端部に、外側シリンダ部材２５０の径方向に設けられている。圧力導入路２５６の一端は、外側シリンダ２５８の小径部２６２の外端部に接続されている。圧力導入路２５６の他端は、外側シリンダ部材２５０の外周面に開口させている。なお、圧力導入路２５６を外側シリンダ部材２５０の軸方向に設けるとともに、圧力導入路２５６の端部を外側シリンダ部材２５０の軸方向外端面に開口させることもできる。圧力導入路２５６の他端に、第１油圧ポンプ７４(または第２油圧ポンプ８２)の吐出側に接続された外部配管２８６の下流端部が接続されている。このため、第１油圧ポンプ７４(または第２油圧ポンプ８２)から圧力導入路２５６を通じて外側シリンダ２５８内に導入された圧力により制御ピストン２５２がサーボピストン１００側(図１６の左側)に押圧される。すなわち、圧力導入路２５６は、制御ピストン２５２が制御バネ２５４の付勢力に抗してサーボピストン１００に近づくように、第１油圧ポンプ７４（または第２油圧ポンプ８２）からの吐出後でアクチュエータ切換弁である方向制御弁２６ａ(または２６ａ)の通過前の一次側の作動油圧力ＰPを、制御ピストン２５２の他端側である、小径部２６２の外側(図１６の右側)に設けられた油圧室２８７に導入する機能を有する。
【００８８】
なお、図１６のように、圧力導入路２５６に、内部にオリフィスを有するオリフィス部材２８８を固定し、圧力導入路２５６を通じて制御ピストン２５２の外側(図１６の右側)に導入される圧力の急激な変動を抑制することもできる。また、外側シリンダ２５８において、カバー１０８ａの壁部２８２と制御ピストン２５２のフランジ２８４とにより、制御バネ２５４が収容されるバネ室２９０が形成されている。また、バネ室２９０は、壁部２８２に形成された孔と制御ピストン２５２の外周面との間の隙間を通じて、サーボシリンダであるシリンダ１６４内の制御ピストン２５２の他端側である第一油室２４４に連通されている。このため、外側シリンダ部材２５０に、バネ室２９０に接続される排出路であって、外部配管を介して油タンクに接続される排出路を形成する必要がない。
【００８９】
このようなピストン移動規制機構２４８を備えるポンプユニットによれば、各油圧ポンプ７４，８２を駆動するエンジン２２(図２、図３等)の負荷の増大防止を応答性よく図れるとともに、消費エネルギをより有効に低減できる。すなわち、方向制御弁２６ａ(または２６ｂ)の中立位置から作用位置へ至る切換の過渡的な状態では、一次側圧力ＰPが低くなり、バランスピストン機構９４（または９８）を構成するピストン本体１１２が「吐出量大方向」である、図１６の右側へ移動する。これに伴って、サーボ機構９２（または９６）を構成するスプール１０２も同方向へ移動し、ギヤポンプ７２からサーボ機構９２（または９６）を構成する第二油室２４６に作動油が導入され、第一油室２４４から油路２３８を通じてポンプケース１０８内の油溜め１１０に作動油が排出される。このため、サーボピストン１００が可動斜板９０の斜板角を増大する方向(図１６の右側)に移動する。
【００９０】
また、圧力導入路２５６に導入される作動油圧力ＰPが低い場合には、図１６に示すように、制御バネ２５４の付勢力で制御ピストン２５２の押圧部材２７０は、サーボ機構９２(または９６)を構成するサーボピストン１００から離れている。このため、対応する油圧ポンプ７４（または８２）の可動斜板９０の傾転角度は制御ピストン２５２により規制されることなく変更可能である。
【００９１】
これに対して、アクチュエータ２３６に負荷が加わることで第１油圧ポンプ７４（または第２油圧ポンプ８２）からの吐出後の一次側の作動油圧力ＰPが予め設定した閾値以上に高くなると、圧力導入路２５６を通じて導入された作動油圧力ＰPが制御バネ２５４の付勢力に抗して制御ピストン２５２をサーボピストン１００側に押圧する。このため、サーボピストン１００の変位であるストローク量の最大値が小さくなるように規制されて、場合によりサーボピストン１００を押し戻して、対応する油圧ポンプ７４(または８２)の可動斜板９０の傾転角度が小さくなる。すなわち、可動斜板９０の最大斜板角が小さくなるように規制される。このため、油圧ポンプ７４（または８２）の最大吐出量が小さくなり、エンジン２２の負荷の増大防止を迅速に、すなわち応答性よく図れる。これとともに、各油圧ポンプ７４，８２の消費エネルギをより有効に低減でき、エンジン２２の燃費をより有効に低減できる。
【００９２】
また、本実施形態のように、エンジン回転数の検出等に応じて、エンジン２２の負荷が予め設定した閾値以上に高くなったと判定された場合に、コントローラにより可変減圧弁１１４が制御されてピストン本体１１２のストローク量が制限される場合でも、コントローラにより制限される前に、ピストン移動規制機構２４８により応答性よく負荷の増大防止を図れる。なお、ピストン移動規制機構２４８のみにより負荷の過度な増大を防止できるのであれば、エンジン２２側での回転数検出等の負荷検出による負荷制御を行わないように構成することもできる。
【００９３】
［第２実施形態］
図１７は、本発明に係る第２実施形態の油圧回転機械である無段変速装置を構成するサーボ機構を含む、無段変速装置の油圧回路を示す図である。本実施形態では、油圧回転機械である無段変速装置に本発明を適用している。図１７に示す無段変速装置２９２は、静油圧伝動装置であるＨＳＴ（Hydro Static Transmission）と呼ばれるもので、例えば、芝刈り機や、耕運機等の対地作業機を有する作業車両や、上記の第１実施形態で説明した掘削作業機１０(図１参照)等の作業車両に搭載されて使用される。例えば、掘削作業機１０の走行装置において、油圧モータにより車輪またはクローラベルト等の駆動部を駆動するために使用される。また、無段変速装置２９２は、ケース２９４にそれぞれ設けられる油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８を備え、油圧モータ２９８は、油圧ポンプ２９６から吐出された作動油である圧油が供給され、駆動される。無段変速装置２９２は、油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８により静油圧伝動を行う。
【００９４】
すなわち、油圧ポンプ２９６は、２つのポートである、ポンプ側第１ポートＰ１及びポンプ側第２ポートＰ２を有する。油圧モータ２９８は、２つのポートである、モータ側第１ポートＭ１及びモータ側第２ポートＭ２を有する。油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８のそれぞれの第１ポートＰ１，Ｍ１は、前進側メイン油路である第１油路Ｓ１により接続され、油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８のそれぞれの第２ポートＰ２，Ｍ２は、後進側メイン油路である第２油路Ｓ２により接続されている。第１油路Ｓ１及び第２油路Ｓ２は、油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８を流体動力的に結合する、すなわち接続する閉回路である主回路を構成する。
【００９５】
油圧ポンプ２９６は、可動斜板９０を有する可変容量ポンプであり、エンジンや電動モータ等の駆動源(図示せず)により駆動される。また、補助ポンプであり、固定容量ポンプであるチャージポンプ３００も駆動源により駆動される。例えば、油圧ポンプ２９６とチャージポンプ３００とは、駆動源により駆動される単一の、または互いに別の回転軸により駆動される。油圧ポンプ２９６の回転軸が駆動することにより、第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２の一方のポートから加圧された作動油が吐出され、他方のポートから作動油が吸入される。油圧ポンプ２９６は、ケース２９４に揺動可能に支持された可動斜板９０を含み、駆動軸に対する可動斜板９０の傾斜角度、すなわち傾転角度を変更可能としている。
【００９６】
可動斜板９０は、ケース２９４に設けられた斜板操作軸である操作ピンが回転することにより可動斜板９０の向き及び角度が変更可能となる。可動斜板９０の向きや角度により第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２の吐出側及び吸入側が決定され、吐出容量も決定される。また、車両の運転席周辺部に設けられた加速指示部である変速操作レバー３０２の操作に対応して、変速操作レバー３０２に連結されたレバー３０４が揺動し、以下で説明するサーボ機構３０６を介して斜板操作ピンが回転し、油圧ポンプ２９６の容量が変化する。
【００９７】
すなわち、ケース２９４内にサーボ機構３０６が設けられている。サーボ機構３０６の基本構成は、上記の図１５等に示したポンプユニットに設けられたサーボ機構９２，９６と同様である。このため、図１７では、図１５に示した要素と同一または対応する要素には同一符号を付して、重複する説明を省略もしくは簡略にする。また、無段変速装置２９２には、図１５に示した構成の場合と異なり、バランスピストン機構９４，９８が設けられていない。サーボ機構３０６を構成するスプール１０２の外周面に変速駆動部材である変速駆動ピン３０８が係合されている。変速駆動ピン３０８には、レバー３０４に連動連結されている。変速操作レバー３０２が、図１７のＦ側(車両の前進を指示する側)またはＲ側(車両の後進を指示する側)に操作されることにより、レバー３０４が揺動中心を中心として揺動する。この場合、スプール１０２が矢印α、βのいずれかの方向に移動するので、サーボピストン１００もスプール１０２と同方向に移動する。このため、可動斜板９０の傾転角度が中立位置から前進側または後進側に対応する方向に傾斜し、油圧ポンプ２９６が車両の前進側または後進側に対応して油圧モータ２９８の第１ポートＭ１または第２ポートＭ２に作動油が供給されるように駆動され、かつ、変速操作レバー３０２の操作量が大きくなるほど、油圧ポンプ２９６からの吐出容量が大きくなるように変化する。すなわち、サーボ機構３０６は、ケース２９４に設けられたサーボシリンダであるシリンダ１６４と、シリンダ１６４内に軸方向の摺動可能に設けられ、可動斜板９０と連動するサーボピストン１００とを含み、サーボピストン１００の軸方向の移動により油圧ポンプ２９６の容量を変化させる。
【００９８】
油圧モータ２９８は、固定斜板を有する定容量モータであり、車両の車輪等の駆動部に、直接または動力伝達部等を介して、動力の伝達可能に連結される回転可能なモータ駆動軸(図示せず)を備える。第１ポートＭ１及び第２ポートＭ２の一方のポートから高圧の作動油が吸入されると、油圧モータ２９８のシリンダボア内に設けられたピストンが往復運動し、モータ駆動軸が回転駆動する。この場合、第１ポートＭ１及び第２ポートＭ２の他方のポートから作動油が吐出される。油圧モータ２９８は、ケース２９４に、モータ駆動軸に対する傾斜角度の変更不能に固定斜板を支持している。第１ポートＭ１及び第２ポートＭ２で、吐出側と吸入側とのいずれになるかに応じて、モータ駆動軸の回転方向が切り換わる。例えば、変速操作レバー３０２の前進操作時には、第１ポートＭ１が吸入側となり、第２ポートＭ２が吐出側となる。この場合、車輪等の駆動部が前進側に回転し、車両が前進走行する。また、変速操作レバー３０２の後進操作時には、第２ポートＭ２が吸入側となり、第１ポートＭ１が吐出側となる。この場合、車両が後進走行する。また、油圧ポンプ２９６の吐出流量が変化することに伴って、油圧モータ２９８の回転速度が変化する。すなわち、油圧ポンプ２９６の吐出流量が大きくなると、油圧モータ２９８の回転速度が高くなり、油圧ポンプ２９６の吐出流量が小さくなると、油圧モータ２９８の回転速度が低くなる。
【００９９】
また、無段変速装置２９２では、チャージポンプ３００の吐出口が、外部配管と、ケース２９４の内部に形成された内部油路とを介して、チャージ回路ＳＣをそれぞれ構成するリリーフ弁３１０と、２つのチャージチェック弁３１２，３１４の間とに接続されている。リリーフ弁３１０は、チャージ回路ＳＣ内の油圧を設定値以下の油圧に規制する機能を有する。リリーフ弁３１０の油逃がし側は、ケース２９４内空間である油溜め(図示せず)に接続されている。また、チャージチェック弁３１２，３１４は、低圧側となる第１油路Ｓ１もしくは第２油路Ｓ２が、チャージ回路ＳＣの圧力であるチャージ圧よりも低くなったときに、二次側が低圧側となるチャージチェック弁３１２（または３１４）が開放され、チャージ回路ＳＣが第１油路Ｓ１または第２油路Ｓ２に連通する。
【０１００】
なお、チャージチェック弁３１２，３１４に、高圧リリーフ弁機能を持たせて、高圧側となる第１油路Ｓ１もしくは第２油路Ｓ２が設定圧以上の高圧になることにより高圧リリーフ弁で高圧側の油路Ｓ１（またはＳ２）と、チャージチェック弁３１２，３１４同士の間とを接続し、二次側が低圧側となるチャージチェック弁３１４（または３１２）を開放し、低圧側となる第２油路Ｓ２もしくは第１油路Ｓ１に余剰圧が加えられるようにすることもできる。
【０１０１】
このような無段変速装置２９２では、油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８のうち、油圧ポンプ２９６のみを、可動斜板９０を有する可変容量型としているが、油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８のうち、油圧モータ２９８のみ、または両方が可動斜板を有する可変容量型である構成を採用することもできる。また、サーボ機構３０６は、油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８の少なくとも一方の可動斜板９０の傾斜角度を制御し、可動斜板９０に連動連結される変速駆動ピン３０８を変速操作レバー３０２の操作により移動させるように構成されている。
【０１０２】
また、無段変速装置２９２は、可動斜板９０の斜板角の増大を規制するピストン移動規制機構２４８を備える。ピストン移動規制機構２４８は、ケース２９４に固定された固定部材である外側シリンダ部材２５０の内側に設けられた規制シリンダである外側シリンダ２５８と、外側シリンダ２５８内に軸方向の摺動可能に設けられ、一端部をサーボピストン１００の軸方向端面に対向させた制御ピストン２５２と、付勢部材である制御バネ２５４と、規制用圧力導入路である圧力導入路２５６とを含む。制御バネ２５４は、ケース２９４に固定された固定部材であるカバー３１６と制御ピストン２５２との間に設けられ、制御ピストン２５２を、制御ピストン２５２の一端部(図１７の左端部)がサーボピストン１００から離れる方向に付勢する。
【０１０３】
また、圧力導入路２５６は外側シリンダ部材２５０に形成され、圧力導入路２５６の一端が外側シリンダ２５８内の摺動軸部２６４の外側端面と対向する油圧室２８７に接続され、圧力導入路２５６の他端が外側シリンダ部材２５０の外周面に開口している。圧力導入路２５６の開口端部には、車両の前進時に高圧側となる第１油路Ｓ１から分岐するように接続された分岐路３１８を構成する外部配管の端部が接続されている。このため、圧力導入路２５６は、制御ピストン２５２が制御バネ２５４の付勢力に抗してサーボピストン１００に近づくように、制御ピストン２５２の摺動軸部２６４の他端側（図１６の右側）である油圧室２８７に作動油圧力を導入する機能を有する。すなわち、圧力導入路２５６を通じて、制御ピストン２５２が制御バネ２５４の付勢力に抗してサーボピストン１００に近づくように、第１油路Ｓ１及び第２油路Ｓ２のうち、前進時に高圧側となる第１油路Ｓ１からの作動油圧力が油圧室２８７に導入されている。
【０１０４】
このような構成では、変速操作レバー３０２が中立位置(図１７のＮ位置)から前進側（図１７のＦ側）に操作されることでチャージポンプ３００から第二油室２４６に作動油が導入され、第一油室２４４から油路２３８を通じてケース２９４内の油溜めに作動油が排出されることで、サーボピストン１００が斜板角を増大する方向(図１７の右側)に移動する。
【０１０５】
これに対して、ピストン移動規制機構２４８の制御ピストン２５２が、前進時に高圧となる第１油路Ｓ１からの圧力で制御バネ２５４の付勢力に抗してサーボピストン１００側(図１７の左側)に移動することで、可動斜板９０の最大斜板角が小さくなるように規制される。このため、作動油圧力として油圧ポンプ２９６及び油圧モータ２９８の負荷の増大に応じて高圧となる第１油路Ｓ１からの圧力を圧力導入路２５６を通じて油圧室２８７に導入することで、制御バネ２５４の付勢力に抗して制御ピストン２５２をサーボピストン１００側に押圧し、可動斜板９０の傾転角の範囲を規制できる。したがって、油圧ポンプ２９６の最大吐出量が小さくなり、エンジン２２の負荷の増大防止を迅速に、すなわち応答性よく図れる。これとともに、油圧ポンプ２９６の消費エネルギをより有効に低減できる。
【０１０６】
なお、上記では、第１油路Ｓ１及び第２油路Ｓ２のうち、前進時に高圧側となる第１油路Ｓ１からの作動油圧力が制御ピストン２５２の他端側である油圧室２８７に導入されるようにしている。ただし、上記の特許文献２に記載された構成と同様に、第１油路Ｓ１から分岐する第１分岐路と、第２油路Ｓ２から分岐する第２分岐路とを集合部で接続し、油圧室２８７と集合部とを接続するとともに、第１分岐路と第２分岐路とのそれぞれにチェックバルブを設けて、前進時及び後進時のいずれの場合においてもピストン移動規制機構２４８により負荷制御を行うように構成することもできる。
【０１０７】
また、上記では、油圧モータ２９８が固定容量モータである場合を説明したが、油圧モータ２９８が可動斜板を有する可変容量式である場合でも本実施形態を適用できる。この場合、油圧モータ２９８の可動斜板に連動するサーボピストンを有するサーボ機構を設けるとともに、サーボ機構のサーボシリンダを構成し、作動油の導入によりサーボピストンを容量大方向に移動させる油室内で、制御ピストンの押圧部材をサーボピストンに対向させる。また、上記のように第１油路Ｓ１から分岐する第１分岐路と、第２油路Ｓ２から分岐する第２分岐路とを接続する集合部を、ケース内の圧力導入路を介して、制御ピストンのサーボピストンと反対側の油圧室に接続する。このような構成によれば、前進時または後進時に高圧となる第１油路または第２油路の圧力により、油圧モータ２９８の可動斜板を容量大方向に傾転させることができ、油圧モータ２９８を減速させて、エンジン等の駆動源の負荷の増大を防止できる。
【０１０８】
［第３実施形態］
図１８は、本発明に係る第３実施形態のポンプユニットを示す、図１５に対応する図である。本実施形態では、上記の図１〜１６に示した第１実施形態において、第１油圧ポンプ７４(または第２油圧ポンプ８２)の可動斜板９０の斜板角の増大を規制するピストン移動規制機構３２０として、制御ピストンをサーボピストン１００側に近づける手段を有する構成を使用せず、その代わりに、アクチュエータ２３６の負荷が高くなった場合に固定容量ポンプであるギヤポンプ７２の吐出圧がサーボシリンダであるシリンダ１６４に導入される構成を採用している。
【０１０９】
すなわち、本実施形態のポンプユニットは、上記の第１実施形態において、外側シリンダ部材２５０、制御ピストン２５２及び制御バネ２５４(図１６参照)を省略するとともに、ポンプケース１０８に固定されたカバー１０８ａを構成する底板部に内外両面を貫通させる圧力導入路３２２を形成している。ポンプケース１０８にカバー１０８ａが固定されることで、シリンダ１６４に第一油室２４４が形成される。第一油室２４４は、作動油の導入により可動斜板９０と連動するサーボピストン１００を容量小方向(図１８の左方向)に移動させる。ピストン移動規制機構３２０は、対応するサーボ機構９２(または９６)を構成し、第一油室２４４に対してギヤポンプ７２の吐出側を通じさせる接続路３２４と、パイロット式切換弁３２６とを含む。接続路３２４は、ポンプケース１０８内に設けられた内部油路と、上記の圧力導入路３２２と、上記の内部油路に上流端が接続され、下流端が圧力導入路２５６に接続された外部配管とにより形成される。
【０１１０】
また、パイロット式切換弁３２６は、接続路３２４に設けられ、パイロット圧が予め設定された所定圧以上で接続路３２４をパイロット式切換弁３２６を介して接続し、パイロット圧が所定圧未満で接続路３２４を遮断するように構成されている。また、パイロット式切換弁３２６では、パイロット圧として、対応する油圧ポンプ７４（または８２）から吐出後の作動油圧力ＰPが導入されるようにしている。すなわち、対応する油圧ポンプ７４（または８２）からの吐出後でアクチュエータ切換弁である方向制御弁２６ａ（または２６ｂ）の通過前の一次側の作動油圧力ＰPがパイロット式切換弁３２６のパイロット圧として導入されている。また、パイロット式切換弁３２６により、対応する油圧ポンプ７４（または８２）の吐出側と第一油室２４４とが接続された状態で、ギヤポンプ７２の吐出側は、パイロット式切換弁３２６を介して油タンク６８に接続される。
【０１１１】
このような実施形態によれば、アクチュエータ２３６の負荷の増大により、対応する油圧ポンプ７４（または８２）から吐出後の作動油圧力が高くなった場合に、パイロット式切換弁３２６が接続路３２４を接続し、ギヤポンプ７２から吐出後の作動油圧力が第一油室２４４に導入される。このため、可動斜板９０と連動するサーボピストン１００が容量小方向(図１８の左方向)に移動し、各油圧ポンプ７４，８２を駆動する駆動源であるエンジン２２(図２、図３等参照)の負荷の増大を応答性よく防止できるとともに、消費エネルギを有効に低減でき、エンジン２２の燃費をより有効に低減できる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜１６に示した第１実施形態と同様である。
【０１１２】
［第４実施形態］
図１９は、本発明に係る第４実施形態の油圧回転機械である無段変速装置を構成するサーボ機構３０６を含む、無段変速装置の油圧回路を示す図である。本実施形態では、上記の図１８に示した第３実施形態で使用したピストン移動規制機構３２０を、上記の図１７に示した第２実施形態の無段変速装置２９２に組み合わせている。
【０１１３】
すなわち、本実施形態の無段変速装置２９２は、上記の第２実施形態において、外側シリンダ部材２５０、制御ピストン２５２及び制御バネ２５４を省略するとともに、カバー３１６を構成する底板部に内外両面を貫通させる圧力導入路３２２を形成している。また、ケース２９４にカバー３１６が固定されることで、サーボシリンダであるシリンダ１６４に第一油室２４４が形成される。第一油室２４４は、作動油の導入により可動斜板９０と連動するサーボピストン１００を容量小方向(図１９の左方向)に移動させる。また、ピストン移動規制機構３２０は、サーボ機構３０６を構成し、第一油室２４４に対してチャージポンプ３００の吐出側を通じさせる接続路３２４と、パイロット式切換弁３２６とを含む。接続路３２４は、ケース２９４内に設けられた内部油路と、上記の圧力導入路２５６と、上記の内部油路に上流端が接続され、下流端が圧力導入路２５６に接続された外部配管とにより形成されている。
【０１１４】
パイロット式切換弁３２６は、接続路３２４に設けられ、パイロット圧が所定圧以上で接続路３２４を、パイロット式切換弁３２６を介して接続し、パイロット圧が所定圧未満で接続路３２４を遮断するように構成されている。また、パイロット式切換弁３２６では、パイロット圧として、油圧ポンプ２９６から吐出後の作動油圧力が導入されるようにしている。すなわち、油圧ポンプ２９６から吐出後の作動油圧力であって、第１油路Ｓ１及び第２油路Ｓ２のうち、前進時に高圧側となる第１油路Ｓ１を介して供給される作動油圧力がパイロット式切換弁３２６のパイロット圧として導入されるようにしている。
【０１１５】
このような実施形態によれば、前進時に高圧となる第１油路Ｓ１からの圧力でパイロット式切換弁３２６が接続路３２４を接続し、チャージポンプ３００から吐出後の作動油圧力が第一油室２４４に導入される。このため、可動斜板９０と連動するサーボピストン１００が容量小方向(図１９の左方向)に移動し、油圧ポンプ２９６を駆動するエンジン等の駆動源の負荷の増大を応答性よく防止できるとともに、消費エネルギを有効に低減できる。その他の構成及び作用は、上記の図１７に示した第１実施形態または図１８に示した第２実施形態と同様である。
【０１１６】
なお、上記では、第１油路Ｓ１及び第２油路Ｓ２のうち、前進時に高圧側となる第１油路Ｓ１からの作動油圧力がサーボピストン１００の他端側である第一油室２４４に導入されるようにしている。ただし、上記の特許文献２に記載された構成と同様に、第１油路Ｓ１から分岐する第１分岐路と、第２油路Ｓ２から分岐する第２分岐路とを集合部で接続し、第一油室２４４と集合部とを接続するとともに、第１分岐路と第２分岐路とのそれぞれにチェックバルブを設けて、前進時及び後進時のいずれの場合においてもピストン移動規制機構３２０により負荷制御を行うように構成することもできる。
【０１１７】
また、上記では、油圧モータ２９８が固定容量モータである場合を説明したが、油圧モータ２９８が可動斜板を有する可変容量式である場合でも本実施形態を適用できる。この場合、油圧モータ２９８の可動斜板に連動するサーボピストンを有するサーボ機構を設けるとともに、サーボ機構のサーボシリンダを構成し、作動油の導入によりサーボピストンを容量大方向に移動させるモータ片側油室に接続される圧力導入路を形成する。そして、上記のように第１油路Ｓ１から分岐する第１分岐路と、第２油路Ｓ２から分岐する第２分岐路とを接続する集合部を、上記の圧力導入路を介して、上記のモータ片側油室に接続する。このような構成により、前進時または後進時に高圧となる第１油路Ｓ１または第２油路Ｓ２の圧力により、油圧モータ２９８の可動斜板を容量大方向に傾転させることができ、油圧モータ２９８を減速させて、エンジン等の駆動源の負荷の増大を防止できる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  掘削作業機、１２  走行装置、１４  回転台、１６  旋回モータ、１８  上部構造、２０  機器収容部、２２  エンジン、２４  ポンプユニット、２６ａ，２６ｂ  方向制御弁、２８ａ，２８ｂ  切換用パイロット弁、３０  運転席、３２  操作子、３４ａ，３４ｂ  走行用モータ、３６  ブレード、３８  ブレードシリンダ、４０  掘削部、４２  揺動支持部、４４  軸、４６  スイングシリンダ、４８  ブーム、５０  軸、５２  アーム、５４  バケット、５６  ブームシリンダ、５８  アームシリンダ、６０  バケットシリンダ、６４  ラジエータ、６６  バルブユニット、６８  油タンク、７０  ギヤケース、７２  ギヤポンプ、７４  第１油圧ポンプ、７６  大径歯車、７８  小径歯車、８０  増速機構、８２  第２油圧ポンプ、８４  増速切換弁、８６  容積変更アクチュエータ、８８  走行切換弁、９０  可動斜板、９２  第１サーボ機構、９４  第１バランスピストン機構、９６  第２サーボ機構、９８  第２バランスピストン機構、１００  サーボピストン、１０２  スプール、１０４  バネ、１０６  操作ピン、１０８  ポンプケース、１０８ａ  カバー、１１０  油溜め、１１２  ピストン本体、１１４  可変減圧弁、１１６  固定減圧弁、１１８  アンロード弁、１２０  第１ポンプ軸、１２２  第２ポンプ軸、１２４  ケース本体、１２６  ポートブロック、１２８  ギヤケース、１２８ａ  軸受支持凹部、１３０  孔部、１３２  入力軸、１３４  歯車側空間、１３６  油孔、１３６ａ  横穴、１３８  プラグ、１４０  軸方向孔、１４２  径方向孔、１４４  弁板、１４６  供給配管、１４８  本体部、１５０  小径部、１５２  延長部、１５４  シリンダブロック、１５６  ピストン、１５８  ケース、１６０  凸状面部、１６２  上面部、１６４  シリンダ、１６６  係止溝、１６８  第１油路、１７０  第２油路、１７２  第３油路、１７４  溝部、１７６  アーム部材、１７８  開口部、１８０  ピストンケース、１８２  シリンダ、１８４  上軸、１８６  下軸、１８８  フランジ、１９０  支持軸、１９２，１９４  係止溝、１９６  第一受圧室、１９８  第四受圧室、２００  第二受圧室、２０２  第三受圧室、２０４  弁ケース、２０６  弁体、２０８  キャップ、２１０  ネジ軸、２１２  間座、２１４  バネ、２１６  比例ソレノイド、２１８  減圧弁本体、２２０  ケーブル、２２２  回転角度センサ、２２４  センサ支持部材、２２６  センサ軸、２２８  第１レバー、２３０  第２レバー、２３２  ネジ軸、２３４  板部、２３６  アクチュエータ、２３８  油路、２４０，２４２  クローラベルト、２４４  第一油室、２４６  第二油室、２４８  ピストン移動規制機構、２５０  外側シリンダ部材、２５２  制御ピストン、２５４  制御バネ、２５６  圧力導入路、２５８  外側シリンダ、２８４  フランジ、２８７  油圧室、２８８  オリフィス部材、２９０  バネ室、２９２  無段変速装置、２９４  ケース、２９６  油圧ポンプ、２９８  油圧モータ、３００  チャージポンプ、３０２  変速操作レバー、３０４  レバー、３０６  サーボ機構、３０８  変速駆動ピン、３１０  リリーフ弁、３１２，３１４  チェック弁、３１６  カバー、３１８  分岐路、３２０  ピストン移動規制機構、３２２  圧力導入路、３２４  接続路、３２６  パイロット式切換弁��
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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